突破抗癌紫杉醇生物合成難題、發現水稻耐鹽新基因、探明昆蟲嗅覺密碼找到病蟲害防治方法……這些國際領先的農業新質生產力成果，是2024年基因組所（大鵬灣實驗室）的科學家團隊取得的亮眼成效。

    中國農業科學院深圳農業基因組研究所（以下簡稱「基因組所」）位於深圳市大鵬新區，成立於2014年，是中國農科院在基礎研究領域最重要的布局之一。2024年9月20日，基因組所發布了嶺南現代農業科學與技術廣東省實驗室深圳分中心簡稱——大鵬灣實驗室。

    2024年，基因組所（大鵬灣實驗室）發表論文541篇，同比增長41.6%，在《細胞》《自然》《科學》等國際頂級學術期刊發表論文6篇，獲得授權專利41項、軟著34項、植物新品種權5項、省級審定新品種2項。

    打通抗癌藥物紫杉醇生物合成途徑

    在自然界中，紫杉醇因其藥效顯著和用途廣泛，被譽為「明星抗癌藥」。然而，天然紫杉醇來源稀缺且單一，僅能從珍稀瀕危裸子植物紅豆杉中提取，但紅豆杉極為稀少，且生長速度緩慢，素有「植物大熊貓」之稱。

    2024年1月26日，國際頂級學術期刊《科學（Science）》在線發表了基因組所（大鵬灣實驗室）閆建斌研究員與北京大學雷曉光教授等合作完成的最新研究成果：「Characterization and heterologous reconstitution of Taxus biosynthetic enzymes leading to baccatin III（巴卡亭III生物合成酶的鑑定與異源重構）」，研究發現了紫杉醇生物合成途徑中的兩個缺失的關鍵酶「T9αH」「TOT」，闡明了關鍵結構分子—紫杉烷氧雜環丁烷的形成機制，打通了紫杉醇生物合成途徑。

    該研究成果標誌着我國在紫杉醇合成生物學理論和技術上站在了世界領先地位。

    破譯昆蟲「嗅覺密碼」催生綠色防控新技術

    在生物學家眼中，昆蟲是如何感知氣味的？又是如何做出行為反應的？成了研究昆蟲化學生態學的重要課題。

    2024年6月14日，國際頂級學術期刊《科學（Science）》在線發表了基因組所（大鵬灣實驗室）王桂榮團隊與華中農業大學殷平教授團隊、中國農業科學院植物保護研究所等單位合作完成的最新研究成果：「Structural basis for odorant recognition of the insect odorant receptor OR-Orco heterocomplex（昆蟲氣味受體 OR-Orco 異聚體識彆氣味分子的結構基礎）」，研究解析了豌豆蚜（Acyrthosiphon pisum）報警信息素受體ApOR5-Orco異源四聚體的冷凍電鏡結構，揭示了氣味配體誘導的氣味受體離子通道門控機制，從而為針對氣味受體的新型昆蟲綠色行為調控劑的研發奠定了結構基礎。

    解碼全球百年麥種多樣性 助力小麥精準設計育種

    普通小麥是基因組大小約為15Gb的異源六倍體，其基因組和遺傳育種研究極其複雜，被譽為作物界的「珠穆朗瑪峰」。

    2024年6月17日，國際頂級學術期刊《自然（Nature）》在線發表了基因組所（大鵬灣實驗室）程時鋒團隊聯合英國約翰·英納斯中心(John Innes Centre)等國內外多家優勢單位完成的最新研究成果，題為「Harnessing Landrace Diversity Empowers Wheat Breeding（利用地方品種多樣性助力現代小麥育種）」該研究引進了英國約翰·英納斯中心保藏的百年前收集的來自世界三十多個國家的全套小麥種質資源（827份A.E. Watkins小麥地方品種，下稱沃氏小麥）和220份全球現代品種），開展了小麥群體全基因組變異圖譜構建、大規模的表型鑑定、遺傳作圖群體構建，以及挖掘了控制137個性狀背後的候選基因、單倍型和相關變異等系列工作。

    發現番茄「糖剎車」基因

    2024年11月14日，基因組所（大鵬灣實驗室）、中國農業科學院蔬菜花卉研究所和山東省農業科學院蔬菜研究所聯合在國際頂級學術期刊《自然（Nature）》上發表了題為「Releasing a sugar brake generates sweeter tomato without yield penalty」的研究論文。該研究通過全基因組關聯分析鑑定到一個抑制果實糖積累的剎車基因CDPK27及其同源基因CDPK26，通過基因編輯兩個基因，可使番茄果實糖含量增加高達30%，且不影響單果重和單株產量。

    該研究成果闡明了果實糖積累的調控機制，為解決番茄育種中兼顧品質和產量的難題提供了新思路。

    破譯昆蟲保濕排毒機制

    在漫長的農業發展進程中，農作物病蟲害始終是懸在頭頂的達摩克利斯之劍，對糧食安全構成嚴重威脅。據聯合國糧農組織估算，全世界每年因農作物病蟲害造成的產量損失高達40%，經濟損失超過2200億美元。「蟲口奪糧」成為擺在人們面前的一道難題。

    2024年12月24日，國際頂級學術期刊《細胞（Cell）》在線發表了基因組所（大鵬灣實驗室）楊青教授團隊的最新研究成果，研究揭示了ABCH轉運蛋白轉運脂質和外排農藥的分子機制，並獲得了能夠抑制轉運功能的小分子抑制劑。

    在小鼠體內生成大鼠前腦組織

    2024年4月25日，《細胞（Cell）》在線發表了基因組所（大鵬灣實驗室）、中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心（神經科學研究所）等多家單位聯合完成的研究成果。利用幹細胞生成功能性的器官或組織一直是幹細胞研究的熱點。異種囊胚互補技術使得在一物種內培育出另一種物種的器官或組織成為可能。

    該技術通過將多能幹細胞注入到缺失關鍵發育基因的宿主囊胚中，由供體細胞補償宿主缺失的器官或組織，從而培育出源自另一物種的器官。該研究首次成功在小鼠體內生成了功能性的大鼠前腦組織，將有助於科研人員從進化的角度研究大腦的發育與功能。（記者 羅國淮）