11月22日，中国科学院和中国工程院分别公布了2023年增选当选院士名单，深圳共有4位科学家当选。深晚记者梳理发现，当选中国科学院院士的中国农业科学院农业基因组研究所研究员黄三文同样出自深圳本土。这位科学家带领着团队，破译蔬菜基因密码，让农业插上深圳科技翅膀。
“是深圳选择了农业科研，也是农业科研选择了深圳，2014 年，我们从深圳出发，筹建中国农业科学院农业基因组研究所，努力抢占农业科技前沿高地，破译作物基因密码、推动作物育种变革、发起“优薯计划”、推动建设“深圳国际食品谷”…… 实现多项“从 0 到 1”的突破，为深圳农业插上科技翅膀，付出了一份绵薄之力。”黄三文此前在接受深晚记者采访时如此表示。
来深筹建基因组所，边建设边科研
在黄三文看来，选择深圳，是因为这里包容性好，年轻有活力，科研环境好，对科学家没什么束缚，有利于科研创新，有利于产业转化，只要有真本事，就有发展的舞台。
2014年4月，中国农业科学院深圳农业基因组研究所在深圳市大鹏新区正式揭牌。彼时，深圳具有高水平的农业科研机构并不多，相关领域企业发展水平参差不齐。筹建之初，黄三文团队在设施条件还没有完善的情况下，就在老旧厂房中改造出实验室，一边搞建设，一边搞科研。同时，前往全国各地学校宣讲，吸引青年人才扎根深圳，专研农业基因组学、动植物分子育种等领域的科学研究。
就这样，基因组所在深圳，按照“边筹建、边科研、边出成果”的工作模式，从最初的 3 个人发展到今天的 1000 多人，在 2020 年的自然指数中全国农业科研院所排名第一，奠定了深圳在国际农业基因组学研究的领先地位。
品尝 6 万多株黄瓜叶，推动蔬菜研究进入基因组时代
2005 年，黄三文博士毕业后，回到中国农业科学院蔬菜花卉研究所（以下简称“蔬菜花卉所”）。那一年，蔬菜花卉所生物技术室成立了功能基因课题组，并参与由荷兰瓦赫宁根大学发起的大型国际合作项目——国际马铃薯基因组计划。这是我国参加的第一个蔬菜基因组国际计划，但没想到，计划实施不久，研究却面临困难。
2006 年，新一代测序技术 NGS 开始浮出水面。黄三文隐约地意识到新一代 NGS 测序技术或为蔬菜基因组计划带来机会。 2006 年底，黄三文团队决定尝试，并选取基因组较小的黄瓜作为实验品。当时，为了找出控制黄瓜苦味的基因，改善黄瓜风味，他们包下一片黄瓜试验田，采用基因诱变的方法，种植了 6 万多株黄瓜。
那是一个炎热的夏天，黄三文团队 20 余人，组成“品尝天团”，把 6 万株黄瓜的叶片都尝个遍，每株需要独立品尝 3 次。他们每个人抱着一大瓶矿泉水，尝一口黄瓜，喝一口水漱嘴，再接着尝。最终发现，6万多株黄瓜里，只有 2 株叶片不苦的。经过对不苦黄瓜的研究，他们发现了控制黄瓜苦味物质合成的 9 个基因，并发现有两个“开关”基因分别在叶片和果实中控制苦味物质的合成。
2007 年，蔬菜花卉所自筹经费发起了国际黄瓜基因组计划，其研究成果在 2009 年 11 月的《自然·遗传学》（Nature Genetics）上作为封面文章发表。2009 年，黄瓜基因组框架图绘制完成，这是世界上第一个蔬菜作物的全基因组序列图，也是第一个用新一代基因组测序技术 完成的植物基因组，标志着我国蔬菜作物的基因组计划，实现从“跟跑”到“领跑”的跨越。
番茄品种命名为“深爱”系列，代表着热爱深圳
2014 年，黄三文团队和美国科学院院士 Harry Klee 合作，尝试寻找决定番茄风味的化学物质和遗传密码，培育有“小时候味道”的番茄。然而，食物风味的评价标准复杂多样，难以统一，导致相关研究一度陷入困境。
为了解决这个难题，他们邀请了 170 位不同年龄、性别的消费者对番茄进行品尝，最终确定了 33 种主要风味物质，首次阐明了番茄风味的遗传基础。2017 年，这项研究成果发表在国际顶级学术期刊《科学 （Science）》上，并入选了当期封面文章。2018 年，《番茄育种对果实代谢组的改变》登上了《细胞（Cell）》。有关番茄的科研成果还入选了 2017、2019 年中国农业科学重大进展及“十三五”农业科技标志性成果。
“基因组所诞生于深圳，发展于深圳，每一次成绩的取得与深圳的支持分不开。我对这片土地怀着无限的感激。”黄三文说，他们将培育出的番茄品种命名为“深爱”系列，代表着爱深圳，也表达深圳对科技创新、对尖端技术的热爱。
突破创新，揭示马铃薯基因组变异和演化规律
番茄基因组秘密破解后，黄三文团队重点目光聚焦到了马铃薯上。
马铃薯是全球13亿人口的主粮作物，主栽品种都是四倍体，只能以薯块无性繁殖，每亩需种薯200公斤，储运难且易携带病虫害，育种进展缓慢，以至于一些上百年的老品种仍然是主栽品种。
黄三文团队从分析马铃薯基因组结构特征入手，揭示了单倍体基因组之间存在巨大差异，指出大片段倒位带来的连锁累赘问题，发现了栽培种和野生种之间存在广泛的种间杂交和不完全谱系分选，系统阐明了马铃薯基因组变异和演化规律。
打破二倍体马铃薯自交不亲和是杂交育种的前提。他们发现了自交不亲和基因S-RNase的天然突变体，克隆了自交亲和基因Sli，创制了马铃薯自交亲和遗传材料，从而彻底解决了自交不亲和这一瓶颈问题。
基于以上对马铃薯单倍体基因组变异规律和自交衰退机理的深入研究，黄三文团队成功建立了杂交马铃薯设计育种的技术路线。首先筛选有害突变少的起始材料，然后鉴定并淘汰大效应有害突变，进一步打破有害突变的排斥相连锁，最终根据基因组互补性选配杂交种。他们在国际上率先培育了高纯度的自交系和杂种优势显著的原型品种“优薯1号”。
为实现马铃薯自交系的迭代升级，须进一步淘汰有害突变。他们还构建了茄科全基因组系统发生树，发现马铃薯2.3%的基因组是进化约束区域；通过“进化透镜”鉴定出约38万个有害突变，其中50%位于原来难以预测的非编码区域；根据有害突变图谱，创造性地提出了“不选壮苗选弱苗”的反直觉自交系选育方法，大幅提高了产量性状的选择准确率（Cell精选论文，Nature亮点评述为“育种家的遗传指南”）。
这些成果证明了“种子化”马铃薯在理论和实践上的可行性。杂交马铃薯基因组设计育种技术被评为2021年中国农业农村重大新技术，曾被袁隆平院士誉为“颠覆性创新，将带来马铃薯的绿色革命”。
深圳与农业科研是双向选择，让科技成果真正造福市民
“这些年来，我们从深圳出发，努力抢占农业科技前沿高地，实现多项“从 0 到 1”的突破。”黄三文说，深圳是农业食品科研产业发展的理想之地，在这里，科研、人才、资本、产业几大要素聚集碰撞，为梦想的种子提供了最丰饶的土壤。
根植于深圳这座充满魅力、活力、创新力的城市，他见证了深圳农业科技和相关领域企业从 2014 年参差不齐的状态，发展到如今的遍地 开花、颇具规模的景象。
深圳对高品质食品有着巨大需求、得天独厚的金融实力、创新氛围和信息技术研发基础，深圳有动力也有能力推动这场农业食品产业的革命性改变。“我们不仅要在农业科研上勇立潮头，更要把农业科研延伸到食品科研领域，让科技成果真正造福市民，有更多的获得感。”黄三文说。
【个人简介】
黄三文，长期从事植物基因组学与作物遗传育种研究。他和团队通过基因组设计成功地把马铃薯由无性繁殖作物改造成为种子繁殖作物，奠定了蔬菜基因组研究的基础并为蔬菜品质改良提供了新路径。发表SCI论文140余篇，是高被引学者。担任中国热带农业科学院院长，中国农业科学院农业基因组研究所研究员，中国植物生理与植物分子生物学学会副理事长，中国植物学会副理事长，热带作物生物育种全国重点实验室主任，Cell杂志学术顾问；担任国家“973”项目首席科学家，获得国家杰出青年科学基金资助；先后获得国家自然科学奖二等奖(第一名)、全国创新争先奖、“何梁何利”科学与技术进步奖、周光召基金会基础科学奖、深圳市市长奖和深圳“40年40人”等。
深圳晚报记者 吴洁