北京科研团队“算”出梅花抗寒基因

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记者4月9日从北京雁栖湖应用数学研究院获悉，该院院长丘成桐、副院长邬荣领带领团队提出个体化数量遗传学理论，用数学工具建立个体基因调控“说明书”，并与北京林业大学合作解析了淡丰后梅耐寒性的遗传调控机制。未来，相关理论有望推广至医疗领域，用数学研究造福人类健康。
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邬荣领介绍成果情况。
1 ~2 o- K5 \1 P+ ~探究植物复杂性状的遗传调控机制，是现代生物学的核心难题。“就像是建一栋大楼，要考虑每块砖头的布局以及整体的结构设计。看似普通的几个基因共同作用，能实现‘一加一大于二’的效果，这就是复杂系统中的涌现现象。”邬荣领说，植物性状精准调控的关键，就藏在错综复杂的基因交互中，传统的数量遗传学理论很难解决这个难题。
任何数据中，都藏着一张“图”。丘成桐与邬荣领发展出图统计学理论，描绘出复杂系统中点与点之间的内在联系。这是来自北京科研团队的“从0到1”理论创造，目前已经在学术界得到应用。由此延展出的个体化数量遗传学理论，能利用数学模型解析动植物个体的基因相互作用网络。
这张精准的“基因导航图”，帮助育种专家为作物设计定制化改良方案，梅花成为这套理论的第一位“用户”。梅与杏杂交形成的淡丰后梅，具备优良的抗寒能力，从而能“北上”扎根我国北方广大地区。在复杂的基因作用网络中，科研团队抽丝剥茧，将两万余个基因分解为85个模块，用数学方法“算”出了淡丰后梅拥有的耐寒基因，并解析出相关的遗传效应。
在北京雁栖湖数学研究院，数学不再只是抽象的概念、公式，12个研究团队正在弥合基础数学、应用科学与产业之间的距离。梅花生长缓慢，一个好品种的诞生，往往需要育种家十余年的培育过程。现在，这个过程有望在数学理论的助力下大幅加速，让植物基因对应的性状变化利用数学方法直接“算”出来，实现智能育种。
“遗传学研究中常出现这样的情况，某个基因的变化能让作物生长变快，但同时会影响抗病性。通过计算不同基因之间的作用网络，就能找到基因调控的‘说明书’，精准调控某一种性状。”邬荣领表示，相关理论还能推广至医疗健康领域，团队目前已经与北京协和医院、北京天坛医院等多家医疗机构展开合作，围绕阿尔茨海默病、衰老、影像治疗等方向开展探索，从海量数据中找到疾病背后的规律。
+ a7 U5 Q- e8 C$ J  o; h来源：北京日报客户端
0 P' d5 T4 ?, K, n9 ?7 F: U记者：刘苏雅