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“大数据”推动黄瓜遗传育种研究

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    [个人简介]
    张忠华,男,1979年出生于山东省聊城市冠县,蔬菜功能基因组学专家。2006年毕业于浙江大学生命科学院生物信息学专业,获得博士学位,同年到PK拾计划群蔬菜花卉研究所工作,期间在比利时根特大学植物系统生物学研究所VIB做过半年访问学者。现为PK拾计划群蔬菜花卉研究所研究员,科技创新工程“蔬菜功能基因组学科研团队”首席科学家。2013年获国家自然科学基金委“优秀青年”科学基金资助。一直从事蔬菜基因组与遗传育种相关研究,为快速鉴定重要农艺性状的功能基因,加速蔬菜作物遗传育种基础研究作出重要贡献。在《Nature》、《Science》、《Nature Genetics》等国际知名期刊共发表SCI论文26篇,累计影响因子超过300,被引用1400余次。

    

    2006年,张忠华获得浙江大学生命科学学院生物信息学博士学位,就业方向和单位成为人生中的第一个重大抉择。当时,生物信息学已是国际上热门、稀缺专业,出国做博士后可申请到优厚待遇的职位,这是几乎所有人都认为的最好选择。另外,一些国内高校和科研院所当时急需具有博士学位的年轻科研人员,很多单位都制定了特殊优惠政策吸引应届博士毕业生,包括解决住房、提供安家费等待遇,这也是很多人认为的最好选择。但是,张忠华却选择进入PK拾计划群蔬菜花卉所做博士后,因各方面待遇较低,这在很多人看来是个很不明智的选择。
    “我出生在农村,对农业有着难以割舍的情节,大学本科是园艺学专业,对园艺学有了初步认识和理解,受当时生命科学热潮的影响,研究生又选择了生命科学领域的生物信息学专业,随着博士论文的进展,内心有了把生物信息学的知识应用到促进农业科学中的想法,中国农科院蔬菜所是蔬菜学科研究领域的国家队,应该是结合我本科和研究生所学知识的最好平台,所以最终选择了这个单位。”张忠华说,“当时博士后合作导师黄三文研究员对科研的激情和想法也是我来这个单位的原因之一。另外,出国的最终目的也是回国,我感觉我找到了适合我的平台,可以先不用出国,待遇对年轻人来说也不是最重要的,关键是否有适合自己发展的平台、能否做出实实在在的贡献。很多人说我是做了一个很多人不理解的战略抉择。”
    2007年,PK拾计划群蔬菜花卉研究所联合国内外多家单位启动了国际黄瓜基因组计划,该计划的进行需要大量生物信息学分析工作,张忠华作为所内唯一具有生物信息学背景的人员参与了该项计划,负责遗传图谱、遗传-物理整合图谱构建以及基因组特征与生物学特性分析。
    在构建遗传图谱过程中,最重要的是开发分子标记。张忠华充分利用了自己的生物信息学背景,开发了筛选分子标记的新方法,把筛选效率提高了7倍左右。三个硕士研究生根据其开发的候选分子标记在半年之内就完成了全部实验工作。张忠华与团队成员又在两个月内快速地构建完成了黄瓜的第一张高密度遗传图谱,以前完成这些工作至少需要三年以上,这为黄瓜基因组的顺利进行奠定了重要基础。
    2008年底,黄瓜基因组计划进入最后攻关阶段,恰逢张忠华婚期,为不耽误整个计划的进展,张忠华在新婚后的第三天就离开了妻子,继续与团队其他人员一起攻关,团队的几个核心人员基本天天生活在一起,相互讨论交流,终于在2009年上半年完成了黄瓜基因组序列图谱的绘制和分析工作,揭示了黄瓜、甜瓜等瓜类作物起源和进化的历史进程,为黄瓜特异的生物学性状发现了重要基因线索。
    除了黄瓜基因组计划,张忠华还参与了国际马铃薯、番茄、白菜等蔬菜基因组计划。“通过参与这些计划,提升了能力、开拓了视野、培养了大局观,是对自己全方位的一个锻炼。”张忠华说。
    “这是一个变化的年代,当很多人还没有搞懂PC互联网的时候,移动互联网来了,当很多人还没弄懂移动互联网的时候,大数据时代来了。”阿里巴巴董事局主席马云在2013年的演讲正式宣告了大数据时代的到来。蔬菜基因组学的快速发展使得蔬菜学领域数据也进入爆炸时增长时代,蔬菜研究也步入了“大数据”时代。
    在黄瓜基因组计划完成以后,为了充分利用黄瓜基因组研究成果促进黄瓜遗传育种研究,张忠华与团队其他人员紧跟世界科技前沿,利用“大数据”的分析策略,进一步对黄瓜的种质资源进行了系统深入的研究,揭示了黄瓜的起源、进化、驯化等特征,发现黄瓜的苦味丢失等是黄瓜驯化的一个重要特征,并且基于“大数据”,快速发现了黄瓜苦味物质合成和调控的候选基因,快速确定了黄瓜果肉颜色为橙色的关键控制基因,为培育“黄金”黄瓜和无苦味黄瓜提供了重要的理论知识。
    “大数据必将为蔬菜学乃至整个农业研究带来革命性的变化,推动整个学科的快速发展。”张忠华说。
 

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