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“深圳擬蘭基因組與蘭花的進化”重大科研成果新聞發佈會

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本期預告

“深圳擬蘭基因組與蘭花的進化”重大科研成果新聞發佈會

  2017年9月14日(星期四)上午9:00,在市政府新聞發佈廳(市民中心B區1039室)舉行“深圳擬蘭基因組與蘭花的進化”重大科研成果新聞發佈會。

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  主持人:尊敬的各位領導,媒體朋友們,大家早上好!

  歡迎大家來到新聞發佈會現場,感謝各位媒體朋友對市蘭科中心“深圳擬蘭基因組與蘭花的進化”重大科研成果給予的高度關注與大力支援,感謝大家前來參加今天的新聞發佈會。

  蘭科中心經過多年科技攻關,取得了具有世界影響力的科研成果,領銜國際科研團隊以“深圳擬蘭”為突破口,透過對深圳擬蘭進行全基因組測序以及“小蘭嶼蝴蝶蘭”“鐵皮石斛”全基因組重測序,並結合其它蘭科和非蘭科植物的轉錄組及其基因功能分析,揭示了蘭花的起源及其花部器官發育和生長習性以及多樣性形成的分子機制和演化路徑,成功解開了困擾人類一百多年的蘭花進化之謎。研究成果於北京時間2017年9月14日零時刊登於國際頂級科學雜誌Nature《自然》,向全世界公開同步發錶。

  為了讓媒體朋友和社會公眾了解有關科研成果情況,今天,我們在這堭M門召開新聞發佈會,向大家通報科研成果有關資訊。

  首先,請允許我向大家介紹一下擔任今天發佈會的發言人和出席的嘉賓,他們是:

  國家林業局野生動植物保護與自然保護區管理司:郭紅燕處長;

  廣東省林業廳野生動植物保護處:管千景調研員;

  深圳市委常委,市政府黨組成員:劉慶生;

  深圳市國資委:胡朝陽副主任;

  深圳市投資控股有限公司:楊紅宇副總經理;

  深圳市蘭科植物保護研究中心:劉仲健主任;

  歡迎大家的光臨。

  今天的新聞發佈會總時長約為45分鐘,我們的安排是:先請市蘭科植物保護研究中心主任劉仲健教授向大家介紹科研成果情況;國家林業局及市政府領導分別介紹該科研成果的意義;接下來進入媒體互動環節,媒體朋友可以就自己關心的問題進行提問。

  現在,進入第一項議程,請市蘭科植物保護研究中心主任劉仲健教授向大家介紹科研成果情況。

  劉仲健:尊敬的慶生常委,各位領導,新聞界朋友,現在我介紹一下深圳擬蘭基因組和蘭花進化的研究成果主要的概要。大家看到了,蘭花具有非常多的多樣性,各種形態和顏色,種類非常多,大概有880屬近3萬種,佔開花植物物種的10%,全部野生蘭花都是受《國際貿易公約》保護。

  蘭花還有一個特點,它幾乎棲息於世界全部生境,陸生、附生、腐生的生活習性,能夠適應不同的氣溫、溫度與光照條件。達爾文提出進化論後,迫切需要一個模式性的類群來驗證物種起源的假說,所以他選擇了蘭科植物。並於1862年首次出版了Fertilisation of Orchids。但是有兩個問題一直困擾著他:為什麼蘭花物種數量如此豐富,蘭花的花怎麼進化而來的。

  達爾文提出蘭花進化假說,他認為自然選擇的理論使蘭花很高的物種多樣性是由於多樣、多種的傳粉者塑造而成。他認為是傳粉昆蟲與蘭花之間的相互適應推動了蘭科植物成種。同時達爾文就花結構起源提出了同源性解說,他認為蘭科植物應該是最早的“假”蘭,就是我們今天說的擬蘭,具有獨立分開的雌蕊、雄蕊結構,沒有被修飾過的花被片,散生的花粉塊。

  所以達爾文猜想認為蘭科植物花的結構進化方向應該從簡單到複雜,從輻射對稱到兩側對稱,雌蕊和雄蕊從離生到合生。為了驗證達爾文這個猜想並解決困擾世界150多年的難題,深圳擬蘭是理想的研究材料,深圳擬蘭與“真的蘭花”相比,它具有原始的性狀,接近於達爾文推測的假蘭。具有輻射對稱的花被片、無特化的唇瓣結構、雌蕊、雄蕊分離、花粉散生為粒狀,植株地生。所以開展深圳擬蘭基因組測序研究工作,能夠使我們從分子角度解開困擾科學家一個多世紀的重要難題。

  我們對深圳擬蘭進行測序,採用了新的技術,是二代、三代和10╳genomics數據進行混合組裝,同時大樣品對五個亞科的代錶物種進行轉錄組和非蘭科植物相近的物種用於功能分析。我們今天給大家提供的分析結果就是三個蘭花的基因組和100多個轉錄組,包括驗證、功能分析。

  透過新的技術,我們取得了非常高品質的組裝結果。同時也對我們組裝結果的編碼蛋白做了註釋分析,擬蘭有21841個編碼蛋白。也得到了轉錄數據的支援,證明了我們組裝是非常高品質。

  這是透過分析和研究,我們發現現在的蘭科五個亞科共享了一次全基因組複制事件,也就是說現存的蘭花祖先在6600萬年前大滅絕事件發生之前發生了一次全基因組複制事件,是為蘭科植物增加了多一套基因,開啟了現今蘭花的起源。

  這就是我們透過全基因組複制事件,解決了蘭花是怎麼起源的,這一點是我們這堣@個重要的發現。

  而基因組這個複制事件以後,他很快分化成五個亞科,幫助了蘭花的祖先躲過了第三次生物大滅絕事件,並透過基因的收縮域擴張,迅速適應了新的生態環境。因此我們現在所看到的蘭花都是恐龍滅絕時期倖存下來的蘭花的後代。由於大滅絕事件對很多的物種都滅絕了,留下了很多空間,所以蘭花抓住了這個空間,迅速的佔領了世界的生境。

  同時我們發現了蘭科的祖先基因工具包與基因池,蘭科植物是有474個特有的基因家族,這個就是重建了蘭科植物基因家族進化的歷史和相關性狀的分子機制,這就是蘭花怎麼來的,哪些基因控制的,它的工具包被給我們找到了。

  同時揭示了蘭科植物繁殖器官的起源與進化,它都是由MADS-Box基因控制,透過對蝴蝶蘭、擬蘭、水稻的相關基因分析,鎖定了控制繁殖器官性狀的關鍵基因。一個是合蕊柱與唇瓣的進化。唇瓣的進化是蘭花進化堶惜@個里程碑式的進化,他使得蘭花變成兩側對稱,來適應昆蟲傳粉。增加了傳粉的準確性。同時這個發現也修正了人們對蘭花的進化或者對物種的進化由輻射對稱向兩側對稱這個認知,使蘭花從兩側對稱向輻射對稱演化。

  同時MIKC*與花粉的發育相關。除了擬蘭以外的蘭科植物中丟失,使得花粉粒從分離向黏連轉變,這是蘭花進化史上一個關鍵的創新。花粉塊的進化,降低了後代的差異,使得群體同質性。花粉快只能是個體之間傳播,而使得基因流傳播受到隔離,推動了物種形成。

  種子從有胚乳向沒有胚乳的進化,主要是這個基因缺失了Mβ同源性基因,使得蘭花的種子缺乏胚乳,使得它可以非常遠傳播,並且可以落在樹榦上或者石頭上進行生長。

  同時我們發現蘭科植物,擬蘭或者跟水稻對於地生的蘭花和長在石頭、樹上的蘭花的根的分化,由於缺少了AGL 12這個基因。並且ANR1基因收縮,使得蘭花從地生向附生轉化。透過根的變化吸收空氣中的水分來使得自己在這樣惡劣的環境下生存,環境的差異也促動的物種多樣化形成。這個是透過基因我們也解決了這個問題。

  主要貢獻有四個方面:

  第一,揭示了蘭科植物的進化歷程,解決了百年來困擾著達爾文和科學界的疑惑:起源後發生的一次全基因組複制事件幫助其躲過了大滅絕事件,其後快速多元化,透過特殊的形狀特徵佔領了生態位,增加多樣性。

  第二,突破常規認知花從輻射對稱向兩側對稱的進化,由簡單向複雜進化,蘭科從全基因組複制事件後形成“真”蘭花,隨後由於部分基因丟失,形成“假”的蘭花,從兩側向輻射對稱,花的器官從複雜向簡單進化。

  第三,作為蘭科植物工具包直接用於演化、資源保護和分子生物學領域研究,識別出控制核心性狀關鍵基因,可以為分子育種提供關鍵的靶點。

  第四,對於推動蘭花相關產業鏈發展,提高我們在生物學、生物多樣性領域研究水平具有重要意義。

  透過這次的成果發錶,我們可以看到第十九屆世界植物學大會剛剛在深圳順利成功舉辦,給世界展示了深圳的力量。在這個研究成果發錶之際,我們已經開展了深圳香莢蘭、兜蘭、墨蘭、血葉蘭等蘭科植物測序分析工作,給基因組數據帶來更多更前沿的研究成果,全面展示深圳的科技創新能力,為深圳植物學研究領先地位打下基礎。

  這是我們成果有幾個單位:包括根特大學、臺灣成功大學、中科院植物所、華南農業大學、日本崎玉大學、福建農林大學、清華大學。在這塈畯怉S別感謝國家林業局、廣東省林業廳、深圳市林業局、深圳市國資委、深圳市投資控股公司、深圳市財政委、深圳市科技創新委、深圳市人居環境委和深圳市經濟貿易和資訊委。同時我們特別鳴謝深圳市的領導,市委常委劉慶生同志,同時也感謝原深圳市常務副市長劉應力先生和國家林業局原副局長趙學敏先生。我的彙報結束,謝謝大家!

  主持人:接下來有請國家林業局野生動植物保護與自然保護區管理司郭紅燕處長髮言。

  郭紅燕:尊敬的劉常委、各位領導、各位來賓、媒體朋友們,大家上午好!

  我非常高興參加此次新聞發佈會。並代錶國家林業局,向蘭科中心取得的具有世界影響力的科研成果表示熱烈的祝賀!對各位來賓、各有關部門同志對蘭科植物物種保護工作給予的大力支援表示衷心的感謝!

  蘭科植物是植物界第二大家族,單子葉植物第一大家族,是生物多樣性的重要組成部分,不僅具有珍貴高雅的觀賞價值,而且還具有很重要的食用、藥用和經濟等價值,是國家重要的種質資源。聯合國自然與自然資源聯盟聯合各國將世界上所有的蘭科植物列入《國際貿易公約》物種保護名錄進行重點保護。中國政府歷來十分重視蘭科物種的保護工作,國家林業局將蘭科植物作為全國野生動植物保護與自然保護區建設功能規劃15個優先物種進行保護,為了紮實做好蘭科物種的保護工作,國家林業局在深圳成立了“全國蘭科植物種質資源保護中心”,積極開展蘭科植物種質資源的保護工作,取得了卓越的成效。今天我們在這奡N可以足以見到他們的成效。

  深圳市政府及有關部門高度重視蘭科植物保護工作,並大力支援深圳市蘭科植物種質資源保護中心開展蘭科植物的保護研究工作,在各方面為蘭科植物保護研究提供有力保障。深圳市蘭科植物保護研究中心自成立以來,在蘭科植物保護研究方面做了大量卓有成效的工作,取得了大量豐碩的科研成果,有些科研項目成果不僅在國內,而且在國際上都產生了重大的影響。

  蘭科中心領銜國際科研團隊以“深圳擬蘭”為突破口,透過對深圳擬蘭全基因組測序以及“小蘭嶼蝴蝶蘭”“鐵皮石斛”全基因組重測序,並結合其它蘭科和非蘭科植物的轉錄組及其基因功能分析,揭示了蘭花的起源及其花部器官發育和生長習性以及多樣性形成的分子機制和演化路徑,成功解開了困擾人類一百多年的蘭花進化之謎。

  這個研究在世界上首次完整重建了蘭花進化的基因工具包和演化的路線圖,揭示了蘭花的起源及其花部器官發育的分子機制,更正了人們對蘭花進化的傳統認知,填補了植物學研究的多個空白,為植物進化生物學研究提供了數據基礎和重要借鑒,為蘭科植物形態特徵的功能研究提供理論依據,為蘭花保護提供重要科學的理論指導,為世界上其它相關研究提供全新的起點和平臺。該研究成果對於促進蘭科植物保護、藥用資源開發、品種創新,推進相關產業鏈的發展都具有重大的意義。最後,希望蘭科植物在深圳得到更好的保護和研究,同時也希望植物學家們繼續努力,為我國的瀕危物種研究工作作出更大的貢獻。

  在此我也拜託各位媒體朋友,透過你們的宣傳,讓每一個民眾能能夠認識到野外的每一株植物,不管像蘭花這麼重要的物種還是說一個普通物種,其實他在自然生態系統中都有著它非常重要的作用甚至不可替代的作用,每一個都在發揮著它的功能,所以對野外的植物我們都不要採它,我們只是觀賞它、欣賞它,讓自然生態系統能夠按照本來規律不斷地完善、不斷地修復,最後再次感謝大家!謝謝!

  主持人:我們進入第四項議程,有請深圳市委常委,市政府黨組成員劉慶生談談科研成果對於城市建設與發展的意義。

  劉慶生:尊敬的郭處長、管處長、各位來賓,尊敬的記者朋友們,大家上午好!

  首先歡迎大家出席“深圳擬蘭基因組與蘭花的進化”重大科研成果新聞發佈會。在這塈琤N錶深圳市委、市政府對參與本次新聞發佈會各位來賓和記者朋友表示熱烈歡迎,也借次機會對國家林業局、省林業廳長期以來對深圳支援和指導表示誠摯的謝意,對長期以來為深圳科技創新發展作出貢獻的科技工作者表示衷心的感謝!

  蘭科植物是植物界中最大和最進化的類群,全部種類列入瀕危野生動植物國際貿易公約(CITES),其獨特的生存策略對研究生物多樣性、加強野生動植物保護具有重要的啟示,因此,開展蘭科植物保護和研究是一項極具科研和社會價值的事業。深圳市委、市政府一貫注重和支援瀕危蘭科植物物種的保護和研究工作。經過科研工作者多年默默耕耘,深圳市在蘭科植物保護和研究方面已經走在世界前列。

  適逢第十九屆國際植物學大會勝利閉幕不久,我們迎來了市蘭科植物保護研究中心科研成果登頂的好消息,可謂是可喜可賀!蘭科中心領銜國內外多家科研院所和大專,以“深圳擬蘭”為突破口,透過對深圳擬蘭全基因組測序,以及“小蘭嶼蝴蝶蘭”“鐵皮石斛”進行全基因組重測序,並結合其它蘭科和非蘭科植物的轉錄組及其基因功能分析,揭示了蘭花的起源及演化機制,成功解開了蘭花進化之謎,取得了突破性成果。研究更正了人們對蘭花進化的傳統認知,填補了植物學研究的多個空白,為植物保護和進化生物學研究提供了科學數據和重要借鑒。成果對於促進蘭科植物保護、推動我市植物學科學發展具有重要意義,也可以說這是深圳對世界植物學作出新的重大貢獻。

  深圳是改革開放的城市,是科技創新的城市,我們希望有更多的單位像蘭科中心一樣搶佔科學的制高點,努力攻關,不斷推動深圳市的科技進步,取得更多科技成果,造福社會,造福人類!

  謝謝大家!

  主持人:謝謝劉慶生常委,現在進入互動環節。請各位媒體朋友在提問時先介紹您所代錶的新聞機構和自己的姓名,同時,為了讓其他媒體朋友能夠在有限的時間堣]有提問的機會,建議每位媒體朋友只提一個問題。

  記者:大家好!我是來自中國經濟時報的記者,有兩個問題分別請教一下郭紅燕處長和劉慶生常委,請教郭紅燕處長的問題是,技術進步能否在一定程度上降低蘭花的培育難度,擬蘭市場目標現在消費主體有哪些?請問劉慶生常委,未來如何推動蘭花產業發展,讓蘭花走進百姓的家門,就是和我們更加貼近一些?謝謝!

  郭紅燕:你這個問題非常的引人關注,但是我覺得你這個問題是特別具體的問題。我想可能讓劉主任回答這個問題會更讓大家滿意。

  劉仲健:你剛纔提到這個問題,關於蘭花產業化的問題。透過技術進步,蘭花這個產品是透過有性繁殖或者雜交以後,但是這個不足以滿足未來的市場需求,這個需要我們透過基因組找到它調控的基因,對某些性狀的追求,比如某些基因加強,讓這個物種更加多樣性,滿足市場需求。這一點應該可以在不願的將來可以做到。

  劉慶生:蘭花在我的印象堙A30多年前實際上蘭花已經進入中國居民的家庭,品種很少。隨著時間推移,十多年來,花式繁多的各種美麗的蘭花已經和市民生活息息相關,密不可分,無論是在公共場所還是在許許多多家庭,無論是在我們傳統佳節還是在平常時節,很多家庭都種植蘭花,都購買蘭花,所以可以這樣講,在深圳,蘭花已經普及,已經是我們美化生活不可或缺的重要的植物。從去年年底開始,我們在醞釀,也同時作出一個決策,就是在深圳透過若干年的努力,把深圳打造成為世界著名花城,這是我們舉全市之力推動這項工作。打造花城過程當中,我們會選取若干具有深圳特點的各種植物來點綴我們城市、美化我們城市,我想其中蘭花是不可或缺的重要物種。我們這次搞的新聞發佈會,是在蘭花這樣一個科目上深圳作出了新的貢獻。我想我們在打造世界著名花城過程當中,我們更有理由、更有條件把蘭花更多的和市民群眾生活結合起來,使它結合的更緊密,讓我們生活更美好。謝謝!

  記者:我是廣州日報的記者,請問劉教授,接下來咱們科研團隊在蘭科植物研究領域還有哪些新的方向?

  劉仲健:這個真是我們下一步要做的工作。我想今天發佈這個成果是我們國際蘭科植物基因組重大項目的成果之一,我們接下來會把蘭科植物其他的五個亞科進行,完成基因組測序,同時建立蘭科植物演化大的數據平臺,開展蘭科基因組測序和基因組的編輯計劃。未來我們希望能夠透過這個分子的工具去組裝我們新的蘭花,剛纔正如我們劉常委所說的,我們希望按照不同市民的一些需求,來定制我們的蘭花。謝謝你!

  記者:劉主任你好,我是廣東電視臺的記者,咱們整個科研團隊既有國內,也有國外,加起來總人數大概是多少?第二個問題問一下,可能百姓更加關心這麼大的科研成果對於咱們藥用或者觀賞是不是有什麼意義?比如說可以改變花的形狀,就像您剛纔講的定制。

  劉仲健:謝謝你的這個問題,你提這個問題是非常有趣的。我想我們接下來要做的工作可能跟我們團隊分工也是有關係。我們這個文章有30多個作者,17個單位,像我這樣是代錶了好多個單位。當然了,這個工作主要是由我們深圳市的科學家完成的,國外的一些團隊是做某一些子項的分子工作。這個團隊雖然多,但是主要工作還是在我們深圳完成的。所以深圳在擁有整個成果技術的過程中,我們接下來會把這些技術應用到下面的研究工作領域,來滿足我們包括產業的開發,甚至藥用蘭科植物堶悸漲言鷟z選工作,這些工作都為我們提供了基礎,並且我們在這個基礎上已經有了初步的一些成果。謝謝!

  記者:我是深圳特區報的記者,為什麼深圳擬蘭全基因組測序會如此重要?解決了哪些達爾文的困惑?謝謝!

  劉仲健:這個問題我來回答。深圳擬蘭,擬就是相似,真正以前叫假蘭,大家看那個蘭花看起來是根本不像蘭花,但是它確實是具有達爾文所推測的是沒有分化的唇瓣,擬蘭的原始形狀相對於我們真正的蘭花,剛纔我們談到了它的複雜性。所以我們當時考慮,經典的一個方法從簡單入手,判斷這個基因由簡單向複雜進化來看這個蘭花的進化。事實上透過基因組測序,我們發現了蘭花的起源,這個問題解決了。困擾了為什麼蘭花那麼短時間內大量爆發,是因為有基因組複制,一複制就非常的完善現有的蘭花。這是解決了達爾文困惑的同時,也更正了他對蘭花進化路線圖的認識,比如說他認為由擬蘭向樹蘭亞科進化,實際上是反過來,樹蘭亞科形成後,跟荷蘭拍賣花卉一樣。同時這堶惜]解決了生物學體態的演化,由輻射對稱向兩側對稱這樣一個傳統的認知。蘭花兩側對稱向輻射對稱是一種反演化,使得它可以吸引更多的。同時蘭花設計的器官為什麼那麼精巧,是當時達爾文那個時代認為人是做不出來的,只有上帝才能夠創造這個蘭花。事實上不是,而是他自身的基因調控結果。這個就是我們這次透過擬蘭來在基本理論的突破和修正方面有重大的發現,同時也是為普羅大眾對於生物演化提供了一個常識。謝謝你!

  記者:大家好!我是晶報的記者,我有一個問題問一下劉教授,這個科研成果整個團隊花費了多長時間做研究?這個科研成果對於我們資源保護是怎樣的具體體現?

  劉仲健:蘭科植物的研究,同時也受到很多條件的限制,比如取材各方面。我們的成果是從2008年做到現在,可以說是十年磨一劍,今天終於作為深圳市有一個突破性的成果在全世界公佈。大家看一下今天BBC,還有好多全世界重要的媒體已經是做了報道,這個是作為我們深圳本土的科學家能夠做這樣的成果,跟深圳的創新、城市的氛圍和領導的重視支援是分不開的。包括我們2008年由市領導啟動的國際蘭科基因組重大計劃,包括國家林業局的支援,後面也得到了市委常委劉慶生同志的支援,跟領導的支援,同時科學家耐得住寂寞,可能才有突破。

  這個成果對於這個物種的保護它的作用是肯定有非常明顯的作用。第一,從基因組,知道蘭花的秘密。同時我們可以透過數據管理、數據調控監控,對整個蘭花有基本大數據的管理情況下,開展物種的保護。也了解了它的基因表達的模式,這個對保護生物也是一個很重要的創新。謝謝!

  主持人:各位記者朋友,按照預定的時間安排,今天的新聞發佈會圓滿完成了各項議程。我相信很多媒體朋友還想進一步了解“深圳擬蘭基因組與蘭花的進化”有關資訊,請各位媒體朋友參考我們提供的會議資料,接下來可以進行深入採訪。

  今天的新聞發佈會到此結束。謝謝大家!

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