魯網(wǎng)8月26日訊（記者 王玉龍 魏雪）在北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院的實(shí)驗(yàn)室里，副院長張興平研究員正凝視著屏幕上復(fù)雜的西瓜基因組序列。這些螺旋結(jié)構(gòu)的背后，隱藏著解決西瓜抗病性、甜度、口感的密鑰。
幾個月前，他和團(tuán)隊(duì)剛剛在《自然—遺傳學(xué)》發(fā)表了西瓜屬高質(zhì)量基因組圖譜，成功構(gòu)建了植物領(lǐng)域首個端粒到端粒（T2T）屬級超級泛基因組。
這項(xiàng)突破性研究為作物育種帶來了前所未有的精準(zhǔn)地圖，標(biāo)志著我國從“經(jīng)驗(yàn)育種”向“精準(zhǔn)設(shè)計(jì)育種”跨越的革命性轉(zhuǎn)變。
從甘肅農(nóng)民之子到國際頂尖育種專家，張興平博士用四十載春秋詮釋了一粒種子如何改變一個產(chǎn)業(yè)、造福萬千農(nóng)戶。
農(nóng)民之子，胸懷大地情深
張興平與農(nóng)業(yè)的緣分，始于中國西北部的一個小村莊。他出生于甘肅武威的一個農(nóng)民家庭，童年記憶里充滿了父母在田間辛勤勞作的身影。
“流汗多、收益低”，這是張興平對農(nóng)業(yè)最初的感受。正是這種切膚之痛，讓“要讓農(nóng)民生活得更好”的夢想從小在他心里生根發(fā)芽。
帶著這個樸素的愿望，張興平走上了農(nóng)業(yè)科學(xué)研究之路。他上大學(xué)、讀研究生、留學(xué)美國，博士畢業(yè)后從美國的小公司育種家做起，后來任職于世界最大的農(nóng)業(yè)科技公司之一的先正達(dá)公司，負(fù)責(zé)全球瓜類作物研發(fā)。
在先正達(dá)期間，張興平平均一年的飛行里程大約繞地球四到五圈，足跡遍布地球每一個重要農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)。因他在西瓜領(lǐng)域的突出貢獻(xiàn)，2003年獲得先正達(dá)科學(xué)技術(shù)獎，2018年榮獲國際葫蘆科學(xué)術(shù)大會“終身成就獎”。
2013年，他選擇回國繼續(xù)從事農(nóng)業(yè)研究工作，“出國深造是為了中國農(nóng)業(yè)，我回國發(fā)展還是為了中國農(nóng)業(yè)”。
回國后，張興平發(fā)現(xiàn)中國農(nóng)業(yè)要強(qiáng)大，最缺的是人才——“需要懂農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)的管理者！”
2017年，張興平與北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院鄧興旺博士相識。他被濰坊多樣的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式、種植方式和齊全的要素所吸引，認(rèn)為這里是“農(nóng)業(yè)研究的黃金地帶”，義無反顧地一頭扎進(jìn)這座位于山東省濰坊市峽山區(qū)峽山水庫岸邊的新型研發(fā)機(jī)構(gòu)，組建了作物遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新平臺，并以平臺為依托積極申報并獲批濰坊市瓜果種質(zhì)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。
作為農(nóng)業(yè)育種科學(xué)家，張興平對種業(yè)有著形象而深刻的認(rèn)識：“種子是農(nóng)業(yè)的芯片，好的農(nóng)產(chǎn)品都是從好的種子開始的”。他進(jìn)一步解釋：“如果種子是農(nóng)業(yè)的芯片，那么基因就是種子的芯片”。
為了解決種業(yè)“卡脖子”問題，張興平帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)專注于四個方面：種質(zhì)創(chuàng)新、基因挖掘、技術(shù)平臺搭建和人才培養(yǎng)。他們搭建了一個能夠迅速研發(fā)出好種子的技術(shù)平臺，全國乃至全球各類高層次人才被“磁力”吸引紛沓而來，到目前全院已經(jīng)有接近900人的研發(fā)隊(duì)伍，他自己親率的研發(fā)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)有三十多人。
解析基因，繪制精準(zhǔn)地圖
2022年，張興平研究員組織率先構(gòu)建了端到端無空隙栽培西瓜參考基因組，成果發(fā)表在《Molecular Plant》雜志上，美國農(nóng)業(yè)部資深瓜類遺傳學(xué)家Amnon Levi博士高度評價了該項(xiàng)工作：“這是一項(xiàng)了不起的工作，也是對西瓜基因組學(xué)的最大貢獻(xiàn)。”
2023-2024年，張興平研究員陸續(xù)完成了西瓜屬全部7個種端到端無空隙超級泛基因組完整圖譜繪制，為精準(zhǔn)分子設(shè)計(jì)育種提供了最全面的參考基因組，對加速抗病品種選育、促進(jìn)西瓜產(chǎn)業(yè)高效發(fā)展具有重要意義。
2024年7月，張興平團(tuán)隊(duì)在《自然—遺傳學(xué)》發(fā)表了重大研究成果——西瓜屬端粒到端粒超級泛基因組。
該項(xiàng)研究繪制了西瓜屬現(xiàn)存7個種的28份代表性材料的端粒到端粒高質(zhì)量基因組圖譜，是植物領(lǐng)域首個T2T屬級超級泛基因組。7個種包括：唯一的雌雄異株-羅典西瓜，適應(yīng)沙漠環(huán)境的缺須西瓜和熱迷西瓜，藥西瓜，飼用西瓜，黏籽西瓜，以及栽培西瓜。
“相當(dāng)于提供了一張目前最全面、分辨率最高的西瓜基因組地圖”，張興平團(tuán)隊(duì)成員張宜林如此評價這項(xiàng)成果。這張基因組地圖比原來增加了11,225個新基因，數(shù)量上增加了約50%，還鑒定出了46萬個結(jié)構(gòu)變異。
這些新基因都是從野生西瓜種中發(fā)現(xiàn)的，包含了栽培西瓜中沒有的大量抗病耐逆基因，是培育抗病耐逆新品種的寶貴資源。
基于超級泛基因組圖譜，團(tuán)隊(duì)揭示了西瓜屬的基因組演化歷史；挖掘了與葫蘆素含量、含糖量、果肉著色等重要性狀相關(guān)的功能基因結(jié)構(gòu)變異；發(fā)現(xiàn)了在西瓜馴化過程中，伴隨著多個與含糖量增加、果肉變紅相關(guān)的基因簇?cái)U(kuò)張，大量丟失的抗病功能相關(guān)的基因簇。
另外，團(tuán)隊(duì)近期育成的三個類型西瓜新品種在第二屆中國（海南）國際西甜瓜發(fā)展大會（2024年）上分別斬獲相應(yīng)組別一等獎，包攬山東全省重要獎項(xiàng)。
2025年7月，北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院與山東移動聯(lián)合發(fā)布了作物育種大模型（BreedingGPT）。
該大模型旨在加速從“經(jīng)驗(yàn)育種”向“精準(zhǔn)設(shè)計(jì)育種”的跨越，聚焦科研問答、基因解析、文獻(xiàn)檢索和科研助手四大核心場景，深度融合大模型技術(shù)，成功構(gòu)建出面向現(xiàn)代作物育種的全鏈條精準(zhǔn)設(shè)計(jì)育種平臺。
BreedingGPT整合中英文優(yōu)質(zhì)學(xué)術(shù)論文信息，通過檢索增強(qiáng)生成技術(shù)建立最全面的作物育種知識庫，使大模型具備泛化認(rèn)知能力。大模型知識庫采集了橫跨245年內(nèi)2835萬余篇生物專業(yè)文獻(xiàn)，匯聚農(nóng)業(yè)在線圖書館、數(shù)據(jù)庫海量高質(zhì)量農(nóng)業(yè)信息超10TB。
“這項(xiàng)技術(shù)將徹底改變傳統(tǒng)育種模式”，張興平表示。“人工智能賦能作物育種，將大大縮短育種周期，提高育種精度，為實(shí)現(xiàn)糧食安全提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。”
科技惠民，助力鄉(xiāng)村振興
張興平始終不忘“讓農(nóng)民生活得更好”的初心。他認(rèn)為：“讓農(nóng)民增收是衡量農(nóng)業(yè)項(xiàng)目的唯一標(biāo)準(zhǔn)”。
他如此解釋團(tuán)隊(duì)的研究：“我們把野生瓜果里邊優(yōu)秀的抗病蟲害基因、耐熱耐寒基因通過雜交轉(zhuǎn)移到個頭大、又甜又好吃的瓜果上，同時把不好的基因淘汰掉。”“通過技術(shù)提升作物抗病性，作物少用農(nóng)藥，成本降了，品質(zhì)高了，消費(fèi)者吃到更加安全健康的食品，就會更愿意購買這種食品，農(nóng)民的收益就增加了，這是一舉多得的事情。”
近年來，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)通過分子設(shè)計(jì)育種和加速育種技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了瓜菜類作物優(yōu)良性狀的快速轉(zhuǎn)育，創(chuàng)制了受農(nóng)民和消費(fèi)者喜愛的優(yōu)質(zhì)美味新品種，特別是西瓜新品種?，F(xiàn)已申請13項(xiàng)植物新品種保護(hù)權(quán)，促成了6個番茄品種以及4個西瓜品種的在濰坊等多地的成果轉(zhuǎn)化，2024年西瓜W102品種在甘肅武威的種植面積突破1000畝，夏季青果日銷售量高達(dá)6萬個單瓜，種子銷售量超過500公斤，種植面積約5000畝，每畝產(chǎn)值約為25000元，訂單一直處于供不應(yīng)求狀態(tài)。
除了科研工作，張興平還積極投身科普工作。他表示要“通過舉辦農(nóng)業(yè)科普講座、送科技下鄉(xiāng)、開展科技志愿服務(wù)、參加公益性科普教育活動等形式，發(fā)揮自身優(yōu)勢和作用”。
作為北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院副院長，張興平高度重視人才培養(yǎng)工作。他認(rèn)為，中國農(nóng)業(yè)要實(shí)現(xiàn)農(nóng)民富、農(nóng)村美、農(nóng)業(yè)強(qiáng)的目標(biāo)，最缺的是懂農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)的管理者。
“只有培育一批真正了解中國農(nóng)民、農(nóng)村、農(nóng)業(yè)，具有創(chuàng)新能力的科技工作者，才能從根本上解決高端種子依賴國外，農(nóng)產(chǎn)品種植和加工技術(shù)相對落后等問題。”
基于此思想，他一直致力于指導(dǎo)一線育種家提升技術(shù)和科研能力，促進(jìn)科研合作和落地轉(zhuǎn)化。他在北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院以及濰坊現(xiàn)代農(nóng)業(yè)山東省實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合舉辦的四期“分子育種研修班課程”中發(fā)揮了重要作用，自2022年以來研修班已有130余名學(xué)員，其中有外籍學(xué)員8名，研修班通過介紹育種前沿知識并結(jié)合實(shí)地考察的方式，向?qū)W員充分展示濰坊農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式、分子檢測和性狀定向改良等現(xiàn)代生物技術(shù)在育種中的應(yīng)用以及現(xiàn)代農(nóng)業(yè)優(yōu)質(zhì)、綠色、品牌化發(fā)展理念。這一舉措促進(jìn)了濰坊市農(nóng)業(yè)育種領(lǐng)域研究的國際化，吸引了外籍學(xué)員表達(dá)了來濰工作的強(qiáng)烈意愿，也為濰坊市農(nóng)業(yè)發(fā)展模式宣傳作出重要貢獻(xiàn)。
目前，張興平團(tuán)隊(duì)正在搭建一個能夠迅速研發(fā)出好種子的技術(shù)平臺。“我們已經(jīng)搞了5期分子育種研修班MBA，今年9月要搞第六期，未來我們想把這件事情持續(xù)做下去，為種質(zhì)創(chuàng)新和種子研發(fā)培養(yǎng)一批頂尖的科研人才。”張興平說。
在實(shí)際研究中，張興平注重團(tuán)隊(duì)協(xié)作。據(jù)團(tuán)隊(duì)成員介紹，“大團(tuán)隊(duì)每周都會召開會議，匯報進(jìn)度，討論遇到的問題，并根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整計(jì)劃”。靈活性、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和持續(xù)的進(jìn)度跟蹤，是團(tuán)隊(duì)高效組織管理和持續(xù)產(chǎn)出成果的關(guān)鍵因素。
這幾年來，張興平團(tuán)隊(duì)已經(jīng)將精準(zhǔn)設(shè)計(jì)育種研究領(lǐng)域向爆裂玉米、強(qiáng)筋小麥、盆栽番茄、特色甜瓜等方向延伸，并分別取得了明顯的效果。“不能給農(nóng)民帶來實(shí)際收益的技術(shù)，都是零！”“產(chǎn)業(yè)需要什么我們就應(yīng)該研發(fā)什么，做出一個好的品種，那么多的農(nóng)民會受益……”
“要做好種、好運(yùn)、好吃的好品種。”張興平站在試驗(yàn)田邊，目光灼灼：“農(nóng)業(yè)科研只有真正用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中才有價值！”
