瞄准植物基因组学领域的前沿——记华北理工大学 学院研发团队

王希胤（右一）与团队成员研讨基因信息学问题。

■本报记者 高长安 通讯员 杨欣怡

“染色体的进化仍有很多未解之谜：一是染色体数目是如何维持的，二是Ｂ染色体是如何产生的。这里通过比较基因组学分析，我们阐明了这两个问题的遗传学机制……”

4月21日，在河北唐山举行的第五届全国计算生物学与生物信息学学术会议暨第二届凤凰城基因组信息学论坛上，华北理工大学 学院（以下简称“ 学院”）院长王希胤的一项新的原创性科研成果——“B染色体如何产生”，引起在座专家学者极大关注。

很长一段时间以来，“B染色体如何产生”是一个未解之谜。此次王希胤明确阐明了它发生的遗传学机制。这项新的原创性科研成果，对于王希胤，或是他带领的植物基因组信息学研发团队而言，这仅是他们取得的多个原创性科研成果之一。

近年来，该团队以华北理工大学重点发展的基因组学中心为依托，瞄准国际前沿，参与了10余个植物基因组国际合作测序项目，承担国家级科研项目18项，发表学术论文500余篇，多篇发表于《科学》《自然》等国际顶级杂志，荣获科研、教学成果奖22项。也因此， 学院植物基因组信息学研发团队成为了业界瞩目的领域前沿的拓荒者。

坚持特色发展和新型交叉学科专业建设

“坚持特色发展和新型交叉的学科专业建设，主动适应经济社会发展需求，服务国家发展战略是华北理工大学的办学原则。”华北理工大学校长朱立光介绍， 学科群、海洋科学学科群、脑认知科学学科群是学校积极扶持的3个新兴交叉学科群。

而华北理工大学 学院是于2011年才建院的“小树苗”，如何使这棵“小树苗”尽快长大呢？

“坚持国际化战略，推进国际化进程，提升国际交流与合作的层次、领域和内容，建设引领学术前沿的国际合作平台。”华北理工大学党委书记刘晓平在接受《中国科学报》记者采访时说。

2009年，美国乔治亚大学研究员、国际植物基因组学界的主要研究者之一王希胤受聘出任 学院院长，并担任该学院基因组学和计算生物学实验室主任。

几年来，王希胤带领植物基因组信息学研发团，建平台、引人才，不断深耕、拓展。他们在原有简陋的生物实验室基础上，组建了基因组信息学研究中心。

该中心以解决生物学问题为核心，强调生物学与计算机科学、数学等多学科的交叉研究。同时他们又引进了5名博士、6名硕士加盟团队。此外，为搭建高端的科研平台，该团队以“十三五”国家重点专项“七大作物育种”的子课题“小麦等作物功能基因组研究与应用”为依托，设置“植物基因组学”特聘教授岗位，培养具有国际领先水平的学科带头人，打造跨学科的、特色鲜明的教学科研创新团队，构建支持中国作物大数据分析的云计算平台和植物比较基因组学平台。

取得基因组学研究领域原创性成果

从“基因组结构构成与变化、基因丢失的规律的新发现”，到“在不同植物中发现了不明原因形成的由端粒构成的微小染色体”，再到“基因组多倍化的创新性解读”……

近年来，植物基因组学教学科研团队取得了多项突出成果，尤其在真核生物染色体数目减少理论、禾本科比较基因组学上多项原创性成果更为突出。

学院副教授王金朋是团队的骨干之一。他基于对黄瓜、甜瓜、西瓜基因组的重新分析，发现了一次被忽略的其共同祖先中的多倍化事件，成为整个类群形成的“触发器”，由此提出了进行复杂基因组分析的“金标准”。

王金朋介绍，植物基因组加倍和重新整合使它们常常变得很复杂，课题组提出的一套软件流程，目前已成为国际上分析植物基因组的重要工具。

“能够和国际科技前沿‘大咖们’一起交流，更直接地向他们学习科研的创新思想和方法，受益匪浅。”曾在美国乔治亚大学访问交流一年的该团队成员雷天宇说。

王希胤介绍，植物基因组学教学科研团队创新性成果主要包括重要经济作物全基因组比对算法和应用研究、染色体理论创新、基因组多倍化与稳定性、基因家族和调控网络研究、基因组多倍化的创新性解读、生物信息学软件和数据库六个方面的研究工作。

据了解，其中染色体进化理论上的创新性研究基于多种植物的比较基因组学分析，并结合其它真核生物的研究，提出了染色体数目减少的理论。这一研究承接了遗传学奠基人之一、著名的植物学家、诺贝尔奖获得者巴巴拉·麦克林托克在1930~1940年间对染色体，尤其是环状染色体遗传上的探索性工作，得到了巴巴拉·麦克林托克嫡传弟子、美国科学院院士詹姆斯·伯驰勒的高度评价。

让科研成果为人类贡献更大价值

不久前，华北理工大学与北京华美源生物科技有限公司举行了校企合作签约仪式。仪式上，该校依托 学院与该企业共建的“饲用酶工程技术研究中心”和“实践教学基地”揭牌。

学院青年教师李育先介绍，饲用酶工程技术研究中心的主要任务是应用高新技术对企业的工艺技术进行改造提升；对企业引进的科技成果进行消化、吸收、再创新；开展产学研合作，提供研发、设计、实验、测试等服务。

“饲用酶工程技术研究中心的成立为饲料行业的固体发酵及饲料原料研发与应用作出很大贡献，并且以强大的数据研发能力，服务饲料行业。”北京华美源生物科技有限公司副总经理王长城说。

学院党委书记刘海娟介绍，目前学院与国内多个知名研究单位建立了长期合作关系，共同开展横向课题，使学院的技术成果间接服务地方。

学院的科研成果价值不仅体现在国内，在国际上也颇有影响。

王希胤介绍，团队多名成员参加了美国乔治亚大学领导的棉花Ｄ基因组研究计划，相关成果分别发表于《自然》和《科学》。

他们利用开发的多基因组比对软件，对禾本科、豆科等多个科属的已测得的植物基因组与其它相关模式植物的基因组进行了全基因组比对分析,并生成了有共线性支持的同源基因的比对列表，构成了进行植物生物学研究的重要研究平台。

此外，在生物信息学软件和数据库研究方面，他们发表的植物基因共线性分析的软件和数据库，被世界上近100个国家的研究人员广泛引用和下载，每年登录800多万次，成为国际上植物基因组学分析的重要研究平台。