基因组计划

基因作为遗传信息的载体是DNA的一个区段。一个DNA分子依其大小有几个到数百个基因，而每个基因有几百到几万不等的碱基对。基因组指的是一个生物体遗传信息（包括所有基因）的总和，是它合成RNA所必需全部DNA顺序。一个DNA分子的长度是用碱基对（bp）或千碱基（kb）或兆碱基（mb）来表示。

DNA通过RNA合成蛋白质，如果基因在表达过程中出了毛病，发生错误，就会出现许多先天性的疾病，影响生物的正常发育。基因组研究旨在使人们最终在分子（核昔酸）水平上解开生物体的遗传信息之谜。生物基因组DNA全顺序是人类认识生物的基本“字典”。近年来科学研究已证明，通过DNA全顺序的测定可以发现大量用经典遗传学手段无法发现的基因。低等生物的基因组已经查清了几十个，正在进行的较大的基因组计划是“人类基因组计划”和“水稻基因组计划”。

●人类基因组计划

人类基因组计划的最早建议者是美国科学家辛洗梅尔（R.Sheimer），他于1985年首先在一次会议上提出。接着辛杜尔拜克（Renato Dulbecco）于1986年在《科学》（Science）杂志上发表了一个题为《癌症研究的转折点──测定人类基因序列》的短文，建议制定以阐明人类基因全部序列为目标的人类基因组计划，以便从整体上破译人类遗传信息，使得人类能够在分子水平上全面地认识自我。

这一计划的直接背景是癌症对人类的威胁。在当时（1985年）全球有760万恶性肿瘤患者，死于癌症的有500万人。杜尔拜克在其短文中提出，要想从根本上解决肿瘤的分子遗传问题，需要对人类进行基因组研究。1990年10月美国正式启动了人类基因组计划，美国国立卫生院部署了《人工基因组作图和测序》的重大科学行动，预计在15年内完成的这项计划将会得到美国政府提供的30亿美元和各界资助的100多亿美元。这是继曼哈顿原子弹和阿波罗登月两大计划之后的第三个庞大的科学行动。随后欧共体、日本、加拿大、前苏联、巴西和印度等国也都提出了类似的计划。由于各国政府和科学家们的共同努力，它已是有15个国家和欧共体参加的国际性合作项目，还成立了国际人类基因组组织以协调计划的实施，据报道说可能提前在2002年完成。

人类基因组计划主要包括4项任务：遗传图谱的建立、物理图谱的建立、DNA顺序的测定和基因识别。人有24条染色体双链DNA和1条环状的线粒体DNA，其中22条是常染体色，2条染色体X、Y是性染色体。人类基因组指的是人的24条染色体和线粒体上DNA所携带的遗传信息的总和，包含大约10万个基因，但仅占DNA链总长度的2—5%，基因的平均长度约为1000—1500bp，基因总长度为3109bp。预计人类基因组计划完成之后，用“A、G、C、T”四个字母写成的这本“天书”将长达数百万页。

人类基因组计划的意义不只在技术应用层面，在科学层面上人类智力之谜的揭示，正期待着它的成功。就作为地球上最高级的生物人来说，意识为什么能在进化中产生而不被淘汰？心理科学家们到从猿到人的进化过程中去寻找。他们猜测在非人灵长类向人演化的过程中，大脑联合皮层、两半球功能的分化、个体发育速度等发生了促进智力产生的变化。但问题远没有解决，人类基因组DNA全序列的测定或许能提供新的理路。因为从遗传学的角度看，所有生命现象的机制，追根究底都会与基因的结构与功能相关，人的记忆与行为、衰老与死亡以及各种疾病大多由有关基因控制。而我们现在能够知道结构和功能的基因仅几千个，还不足10%。人类虽然可以遨游太空、潜入海底，但对人类自身的认识和了解还刚刚开始。

1993年7月，中国自然科学基金会正式决定，将“中华民族基因若干位点的研究”作为人类基因组计划的一部分列入国家重大项目。中国科学家在“863”计划和国家自然科学基金的支持下，陆续开展了与人类基因组计划相关的研究。在有关人类基因组的这些扩展研究方面，中国具有自己的一定优势，如我国人口众多，有56个民族，并拥有众多的遗传病隔离群和丰富的疾病人群（家系和个体）资源。中国的人类基因组研究已在中华多民族基因组的保存、基因组研究新技与白血病相关的基因技术的引进和若干位点疾病基因的研究等方面取得了诸多进展。中国科学家的工作将成为国际人类基因组研究的重要组成部分。

●水稻基因组计划

水稻基因组计划就是一项最终在分子水平上理解水稻这一重要农作物的遗传信息的研究计划，它是一项服务于农业，为提高水稻产量、质量的研究计划。它包括基因组遗传图的构建、基因组物理图的构建和基因组DNA全顺序的测定三项基本任务。在这些研究的基础上，对水稻基因功能的系统研究也会随之而展开。

日本早1991年10月就把水稻基因组计划列为全民计划，美国、印度、菲律宾、韩国和中国台湾地区等业已在不同侧面上陆续开展了水稻基因组研究。这一计划的背景是全球性的粮食问题。全球人口的一半以大米为主食，中国是世界上主要的水稻栽植和消耗国家，在今后相当长的时间内粮食问题仍将是制约中国国民经济发展的关键因素。出于中国的国情和未来农业发展需要的考虑，1992年8月21日中国政府科技部宣布中国实施《水稻基因组计划》。

具有数十年水稻遗传学研究历史的日本，正以高强度的投资推进水稻基因组计划的进展，于1994年12月首先完成了水稻基因组计划的第一项内容——水稻基因遗传图。中国于1996年10月首先完成了水稻基因计划的第二项内容——水稻基因组第一代BAC指纹物理图。这张物理图的重叠群覆盖了水稻基因组的92%，高于日本物理图的重叠群覆盖率42%。在人力、财力、物力的投入上中国是难以同日本相比的，只是由于制定和运用了一种经济的和高效的“指纹—锚标”战略，才获得国际广泛的关注的成果。水稻基因组物理图在基因组的三项研究内容中处于承上启下的位置，它既可被用来帮助获取基因，又为水稻基因组DNA全顺序的测定奠定了基础。中国水稻基因组计划首席科学家洪国藩院士，被多次邀请在国际会议上作有关物理图的报告。

国际上正在酝酿如何共同合作进行大规模的水稻基因组测序，中国已决定根据已建成的物理图测定水稻第4号染色体（约3000多万核苛酸）的全部DNA顺序，同时决定向全球公开物理图的细节，以能在签订合同的条件下，供各国科学家共享物理图的成果。

水稻基因组测序的完成将会导致大量水稻新基因的发现，这对了解水稻生命现象及改良水稻品种、提高水稻产量和质量具有不可估量的意义。此外，水稻基因组测序将会找出无数进化上的保守区，据此以及业已证明的禾本科作物间存在的同线性现象，人们可望通过水稻在玉米、小麦、燕麦等其他重要农作物中找到相应的基因。