董扬：用基因组学研究发掘生物宝库

年轻、富有活力，这是很多人对云南农业大学教授董扬的第一印象。如今，这位80后教授，正带领一支平均年龄26岁的科研团队破解全球葡萄遗传多样性和人工驯化机理。共有26国参与该研究，处理数据量达40Tb，这也是迄今为止全球最大的植物遗传资源研究项目之一。

“有国家作后盾，还有强有力的人才和技术作支撑，取得成果，指日可待！”近日，董扬在接受记者采访时说。

曾是云南省最年轻的教授

1984年11月，董扬出生在陕西省宝鸡市。在武汉大学上学时，他利用课余时间，来到中国科学院昆明动物研究所（以下简称昆明动物所）实习。随后，他又在该所完成硕、博阶段的学习。

读博时，董扬师从昆明动物所研究员王文，从果蝇的经典遗传研究入手，练足了实验室功夫，为后来从事基因组研究打下了基础。

 “我没在国外留过学，一直深耕于云南这片沃土。”采访中，董扬多次表达了自己“遇上”云南的幸运。2011年，博士毕业后，他从大理出发，骑车经过怒江峡谷，进入西藏。在此期间，他领略到了生物的多样性，并深受触动。由此，他决定把发掘这座宝库定为自己的研究方向。于是，当年不到29岁的他，坚定地走上了科研之路，成为当时云南最年轻的教授。

而后，董扬结合云南特色，着手进行了一系列遗传资源研究工作，并在药用植物基因组、山羊基因组等领域，建起了从基因组学到功能基因组学的系列科研平台。

创制出基因组学的标志性技术

读研时，董扬就接触过山羊基因组研究，这项研究一直延续到他参加工作。

 “中国是世界第一大养羊国、第一大羊肉消费国和第一大羊绒生产国，但我们的羊产业发展还比较落后，尤其是在育种技术上。”董扬说，由于山羊的育种周期长，所以要想实现山羊的快速育种，就必须获得高质量的基因组。

董扬利用本土资源，选择了云南山羊品种——云岭黑山羊，并在2011年启动了基因组测序工作。这种羊通体乌黑，有很好的抗病性。

在山羊基因组测序中，董扬团队使用新一代测序技术和最新DNA单分子光学作图技术，克服测序中短读支架的局限，生成长超级支架，装配出的基因组接近染色体水平，获得了首个不依赖于遗传图谱的大型基因组。同时，他们利用微量核糖核酸转录组技术，首次全面揭示了山羊绒囊、毛囊在转录层面的差异，鉴定了50多个与山羊绒形成密切相关的基因。

此外，凭借技术优势，董扬团队把原本需要10年至15年时间完成的遗传图谱，缩至半年，相关成果发表在《自然·生物技术》杂志上。业界评论称，该技术将成为基因组学发展的一项标志性技术。

在此基础上，董扬又与国内高校、院所合作，完成了绒山羊的育种工作，使绒的产量、质量都得到迅速提升。

辗转多地调试第三代测序仪

回顾过往，最让董扬难忘的，是研究药用植物铁皮石斛基因组的经历。“当时石斛产业很火，老百姓对这种草药寄予脱贫厚望。然而，铁皮石斛基因组非常复杂，这个物种含有大量多糖，仅DNA提取就面临很大挑战。而且，我们用尽了所有第二代测序方法，都未达到非常好的组装效果。”他说。

当时，第三代测序技术刚进入中国，全国只有三台相关仪器。但它们常年处于维修状态，使用成本还非常高，测序质量也不稳定。

工欲善其事，必先利其器。董扬率队辗转于昆明、内蒙古等地，不断对第三代测序仪进行参数优化，调整仪器运行状态，还动用了“天河一号”的计算资源。最终，他们完成了测序工作，测序结果覆盖95%的全基因组和97%的基因编码区。

“这一研究成果，不仅为中国从基因水平分析和制定铁皮石斛标准提供了科学依据，还加快了相关基础研究和应用开发的进度。”云南农业大学校长盛军说。

通过进一步解析铁皮石斛的基因信息，董扬等人还发现了48000多个蛋白质编码基因，从基因水平证实了铁皮石斛基因组的复杂性。“通过完成这个项目，我们团队积累了三代测序的经验，为此后的工作打下了基础。”董扬说。

此后，董扬又率队先后开展了辣木、天麻、玛卡、灯盏花、三七、茶叶、丹参等一系列药用植物的基因组学研究工作。

 “通过基因研究，我们让该领域原本相对滞后的基础研究水平得到了较大提升，并将科学成果与国际同行共享。”董扬说，世界各地的科学家也在利用这些基因组，去研究物种形态的多样性，并且利用这些基因序列来改造物种性状、造福人类。

中国科学院院士、华大基因研究院院长杨焕明告诉科技日报记者，董扬是一位非常好学且很有见地的青年科学家，已成为众多项目的领头人。他率队搞的药用植物4.0研究计划，已达到世界前沿水平。

 “国力增强以及对基础科研的重视，让中国对世界科研的引领作用日益明显。国际同行对中国科学家的尊重和信任，也让我倍感自豪，我真是赶上了一个好时代！”董扬相信，未来在全世界基因组学研究领域，中国会发挥更强的引领作用。