四川凉山州会东县，土地广阔，数万亩燕麦籽粒在这里种植，生长，成为当地居民的主要粮食作物，也为农户带来经济收益。凭借高寒山区的自然条件，凉山州也成为四川省燕麦种植的主要区域。

近日，随着一篇科研论文的重磅发表，科学家们通过对燕麦基因组的深入研究，发现可以通过基因编辑的方法，改进和开发特定燕麦品种。这对于四川燕麦在平坝地区广泛种植，提高产量，满足人们对健康食品和优质饲草增长的需求，具有重大助推作用。

这项科研成果出自四川农业大学小麦研究所彭远英教授团队，她们用不到3年时间完成了中国裸燕麦基因组的测序工作，攻下了国外学者奋战十年的难题。一幅沃野千里，麦浪滚滚的美好场景正从天府农田呼之欲出。

初入科研

从农业“小白”到与燕麦为伴

近日，一篇名为《基于参考基因组揭示六倍体燕麦的起源和进化》的论文在《自然·遗传学》上的发表，把彭远英和她的团队推到了聚光灯下。

该项研究首次破译六倍体栽培裸燕麦的基因组，并深入研究了六倍体燕麦的起源与亚基因组进化，绘制出燕麦的“基因密码图”，为加速栽培燕麦的遗传改良和分子设计育种提供了可能性。

谁也不会想到，常年研究作物DNA的彭远英，最开始跨入“农门”时连玉米都不认识，她和燕麦之间有着怎样的缘分故事？时间回到2005年，彭远英从山东曲阜师大遗传学教研室的一名普通教师成功考入四川农业大学，跟随小麦专家郑有良教授攻读博士学位，过去一直学生物学的她头一遭跨进了“农门”。

刚到小麦研究所不久，她就出了“洋相”。站在一片刚出苗不久的玉米地前，她问，“这是不是鸢尾”？结果被一旁老师教育：“你一个学农的，连玉米都不认识？”她的博士生涯便从这最基础的内容开始：地头。在实验室里，她跟着一些硕士研究生从最基本的操作学起，提取DNA。

小麦所魏育明老师给了彭远英从加拿大带回的燕麦属包括野生和栽培物种的全套材料。她与燕麦之间的故事就此展开。留校工作之后，身处一群小麦人中间，彭远英说，“平常周围的老师同学开会、交流讨论的都是小麦，就我一个人研究燕麦，感觉自己一直没什么存在感。”回想起来，彭远英笑着调侃自己“就像混进麦地里的一棵杂草”。这根“杂草”默默无闻， “干着自己该干的事情”，期待着有一天破土发芽。

瞄准燕麦基因组图谱

多家单位联手，种下“希望的种子”

国家燕麦荞麦产业技术体系首席科学家任长忠研究员带领彭远英从国家燕麦产业技术体系项目中最基本的产业调研和栽培工作做起，连续五六年，她都奔波在西昌、会东、盐源、昭觉、美姑……四川的燕麦产区都在比较偏远的山区，这些地方都留下了她的足迹。

在田间地头调研燕麦生产存在的问题，让她看到了燕麦研究潜藏的机遇。“实验表明，其实燕麦可以在四川平坝地区进行两季种植，因为四川弱光照的条件非常适合燕麦饲草的生长，且饲草品质非常好。”彭远英说。

“燕麦具有极高营养价值，含有膳食纤维，能促进肠胃蠕动，具有降低胆固醇，还能作为家畜的饲料。”但是，燕麦生产中存在一些薄弱环节和问题需要解决。因缺乏基础研究，工作没办法再深入，因为“挖掘高产、优质或是抗性基因等燕麦重要性状相关基因资源，都必须有基因组图谱这个基础框架，可当时连燕麦染色体的基因组归谁都分不清楚，许多工作根本没法进一步开展”。这成为她后来下决心画出燕麦基因组图谱的一个重要原因。

“10年前，国外同行就开始做皮燕麦的基因组测序研究，但由于难度较大，迟迟没有结果。”彭远英本来打算等国外研究结果出来后再进一步深入，然而一等再等都没等到相关研究成果发表。她意识到，科研绝不能等和靠 。

2018年，她下定决心要敲开燕麦基因组这扇大门。在国家燕麦荞麦产业技术体系和国家自然科学基金等项目的支持下，四川农业大学—吉林省白城市农业科学院燕麦联合研究团队与中国科学院遗传与发育研究所、四川大学、西昌学院、中国农业科学院和武汉希望组生物科技有限公司等合作，正式启动裸燕麦基因组测序工作。

为充分挖掘中国自己的种质资源，彭远英从中国裸燕麦地方品种中选择一个有代表性的地方品种来开展测序工作。任长忠研究员利用自己多年燕麦育种经验，从全国燕麦主产区的栽培品种中种精心挑选并纯化了来源于中国裸燕麦起源地的传统地方品种“三分三”，并把种子交到了彭远英手中。

突破关键技术

为燕麦“中国芯”插上产业化翅膀

面对一轮又一轮的测序和海量数据分析， “时时刻刻都在抢时间”成了彭远英的常态。她曾早班飞机去北京，上午与测序公司商谈，下午到中国科学院遗传与发育研究所沟通，再晚班飞机回成都；一天之内搭乘各种交通工具连续辗转成都、长春、白城、大连、沈阳、武汉。那些日子，她常被同一个噩梦惊醒：一觉醒来，国外的燕麦基因测序成果已经成功发表。

2019年大年初一，她播种下准备用于测序的“希望的种子”；2020年大年初一，她在等待数据和面对疫情的焦灼惶恐中度过；2021年大年初一，她在加班加点写论文初稿；2022年大年初一，她在办公室完善论文返修稿。

通过对“三分三”的研究，彭远英终于和团队一起绘制出了燕麦基因组21对染色体的分子图谱，注释出了12万个蛋白编码基因，并且鉴定了1269个抗性基因，获得了裸燕麦的高质量参考基因组。他们还通过对659份不同来源地的栽培燕麦进行了全基因组关联分析，勾勒出了整个燕麦属物种的进化模式，根据参考基因组序列和注释信息预测了燕麦皮裸籽粒等重要性状相关的关键基因位点，体现了参考基因组在重要性状基因挖掘和燕麦分子育种方面的重要价值。

高质量的研究成果终是获得了高度肯定，一位审稿人说，该基因组的组装和注释，以及伴随而来的基因组和重测序资源都有具有很高的质量。“三分三”基因组具有足够的新颖性，因为这个基因组在遗传地位上相当独特。另一位审稿人说，这项工作提供的数据和分析具有高度新颖性，代表了植物基因组学特别是谷物基因组学的重大进展，为大型多倍体基因组的基因组进化提供了新的见解；对燕麦的导入育种和野生近缘性状向栽培燕麦的转化具有重要价值。

回想解码燕麦基因的过程，彭远英很感慨：“这篇文章经历了艰辛的付出和很多个没有休息的假期、周末和夜晚，我们团队科研人员颜红海，科研助理周萍萍以及每个在读的博士和硕士研究生都在尽力做好自己的事。”

解码燕麦基因对下一步燕麦种植及应用有怎样的现实意义？彭远英说，“现在可以开始考虑如何使用现代育种策略，如基因组编辑等方法，进一步改进和开发特定的燕麦品种，以满足全球对这种健康食品和优质饲草日益增长的需求。期待研究结果能有效推动燕麦的应用基础研究和育种。”