365体育投注app手机版:从基因序列,探索植物的前世今生!台湾囝仔在国际舞台,展现台湾草根的力量

不论什么植物,是野生或是驯化,只要能取得遗传物质,李承睿都能透过演进基因体学,探索隐藏在植物DNA里的前世今生,甚至预测未来。从登上著名SCI期刊《Nature Communications》,到成为美国国家科学院院刊《PNAS》封面报导,这个台湾囝仔,揭开了植物基因里的时空秘密,在国际舞台上,展现台湾的草根力量!

路边的杂草,出现又消失,有谁会注意?但对台大生态演进所的李承睿老师而言,这些杂草一点都不平凡!他可以从路边的「阿拉伯芥”杂草族群,发现物种的遗传结构会随著随环境的变迁而快速改变,并以一篇“人类影响植物基因体演进研究”,荣登国际顶尖期刊《Nature Communications》;毫不起眼的绿豆,则让他和国际绿豆改良组织,在2020年动植物基因体大会,获得Illumina第12届农业基因体资助专案优胜奖(Illumina Agricultural Greater Good Initiative Grant)。而出于对苦瓜的好奇,李承睿与研究团队、合作伙伴破解基因的秘密,把一颗翠绿的苦瓜,送上美国国家科学院院刊《PNAS》封面,同时也让这些来自亚洲的农作物,走进世界的眼中。

挑战演进,“挑食”的人类让农作物被驯化

所谓物竞天择,李承睿进一步诠释「天择,是演进,是生物怎么去适应这个环境;而人择,就是驯化的过程。”驯化,指的是人类主动从野生物种的多样性中挑选出喜好的性状(亦即特征、特性或形质),以人为的方式去改变作物,进而将这些物种的品系形塑成便于人类利用的样子,例如我们餐桌上最常见的食物—玉米。

「玉米本来不是长这个样子”,数千年前,在美洲原住民驯化玉米之前,野生的玉米个头很小、果粒很少、外壳又硬,基本上是很难作为食物的,换句话说,就是不好吃!整个驯化的历史,几乎就是在帮人类餐桌上找更多食物的过程。像苦瓜,从基因体序列可以发现,苦瓜野生祖先与栽培品系大约在六千年前分家,表示栽培用苦瓜大概在那个时候开始被驯化,每一种苦瓜的变异差距颇大,除了反映遗传架构外,苦瓜的品系众多,也与不同区域的人喜好不同有关;像我们熟悉的山苦瓜、绿苦瓜、白玉苦瓜等,都是来满足你我挑剔的嘴。

图/李承睿与研究团队、合作伙伴破解基因的秘密,让一颗苦瓜,登上美国国家科学院院刊《PNAS》封面,也让亚洲的农作物被世界看见。

用历史学家「找答案”的精神,发掘未来农业的契机

「我觉得自己骨子里有点像历史学家,除了知道历史之外还要问为什么、甚至是对未来的帮助”,了解农作物的历史、环境适应、了解哪些基因突变、其实都对气候变迁下的农业发展大有用处。李承睿擅长透过演进基因体学,找出影响物种演进的重要基因,并从研究农作物种原多样性的过程中,找到育种改良的契机。

以作物来说,几千年来,农夫们透过不断杂交来培育出更好的品种,不过在现今大量生产的商业模式中,也降低了遗传多样性;他认为要向野外找出能适应各地环境和病菌的野生种,再把良好的基因放回我们现在吃的农作物品系里,一来可以改良品系,二来完全没有基改的疑虑。

面对气候变迁,末日种子库是植物的诺亚方舟

传统的农业育种学家多半是看性状,但透过族群遗传学、基因体定序等技术,不仅可以看性状,找出控制抗病的基因在哪里,加速育种的时间,甚至可以精准预测哪个品种未来产量会比较高,解决气候变迁下,粮食短缺的问题。“气候变迁已经来了,能够加速是很重要的!”而李承睿和国际绿豆改良组织正在做的,就是从育种、各地栽种实验、加上基因体学大数据分析,增进粮食的生产力、永续力、到后续的市场推广,创造人类的福祉,这也是Illumina农业基因体资助专案的宗旨。

面对气候变迁,在全球有常驻平民人口的最北端,由挪威政府出资建造的斯瓦尔巴全球种子库(Svalbard Global Seed Vault),也被称为末日种子库,就像诺亚方舟一样,为地球保留希望的种子。然而李承睿认为,保存这些种子还是不够,因为都是现有的品系,而人类需要的是可以对抗新环境和疾病的品系!基改也许是一个方式,但社会接受度不高。利用基因体学协助农业育种,找回在驯化过程中被丢失的遗传多样性,已经是全球趋势。这也是李承睿目前与各国农作物种原中心合作的原因,希望探究亚洲农作物的驯化历史以及对独特环境的适应性,找到更多的可能性。

图/李承睿与国际绿豆改良组织,于2020年动植物基因体大会,获得Illumina第12届农业基因体资助专案优胜奖,照片来源:Illumina Twitter

找到自己独特的、没人能取代的蓝海

从美国的杜克大学念完博士后回到台湾,李承睿成立自己的实验室,专心研究农作物的演进起源。这10年来,随著定序技术与分析方法的进展,基因体学有著突破性的成长,而获得年轻学者养成计划的肯定,对他很重要。「计划的特点是不能做以前到现在正在做的题目,让我一开始写计划的时候很痛苦”,后来慢慢发现这是一个让他视野变宽广的机会,有经费和亚蔬—世界蔬菜中心,先期合作苦瓜的研究,后续才有机会一起成功地说服 Illumina ,绿豆是个解决未来粮食危机很重要的作物,成功争取到专案经费。

“我们那一届有几百个申请者”,Illumina农业基因体资助专案每年从全世界甄选,只从其中挑出一个计划。研究经费变多,就可以把事情做大,找到自己独特的、没人能取代的蓝海;还可以聘请相关领域的专家,拓展各国的人脉。他也自我期许能用演进生物学的概念帮这个研究加值。现在其实还刚开始,他不敢自满,只能继续努力不辱使命。

在台湾,找到更开阔的人生舞台

之所以选择离开美国回到台湾重新开始,除了想要陪家人之外,也跟他未来想做的事有关。“我想做的比较广,历史、地理、农业、生态、演进。”而地理历史的领域,从中文书籍入门比较快。生态和演进的地域性很重要,与其留在美国和其他专家竞争玉米、番茄这些研究“红海”,他更想回到亚洲跟在地农业机构合作,让这些在欧美没有太大知名度的农作物被全世界看到,未来能增加全世界的粮食多样性。这也是他眼中的「蓝海”。

不只是李承睿选择在台湾打开新的旅程,另一位获得爱因斯坦培育计划的交大土木工程系助理教授袁宇秉,则选择从香港来到台湾,“因为这里有很棒的学术环境,不同领域的优秀学者”。曾经荣获英国结构工程师学会和香港工程师学会联合颁发2017结构卓越大奖,他认为这个计划给他机会跳出自己的舒适圈。

吸引人才,为台湾开发更多「脑矿”

纽约时报专栏作家曾说过,台湾没有煤矿,或其他矿产,但有一种很重要的东西:脑矿!这些年轻学者愿意尽自己所学,为台湾贡献出源源不绝的脑矿。「像我来台湾,朋友问我Why Taiwan?”他们或许是从薪水的角度考量,但袁宇秉觉得只有高薪是留不住人才的!就他了解,台湾有很多研究中心设备非常雪铁龙,像加拿大科技部等不少国外研究机构都愿意和台湾合作。李承睿则认为台湾的优势,像农试所、农改场、畜试所、水试所拥有几十年的丰富经验;研究人才的素质也很优秀;他也鼓励这些优秀的年轻学子,要找到自己的蓝海,这样才能事半功倍,增加自己的不可取代性。

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