致力解决芯片之痛！海归博士“与羊为伴”，成果登上《科学》

作为人类最早驯化的家畜之一，羊从一万多年前起就和人类建立了密切的关系。这种加入了十二生肖的动物，也为我们贡献了许多成语和典故。而西北农林科技大学就有一位“与羊为伴”的学者，今年才37岁的他，却已经和羊打了十几年交道。他的研究成果，令人们对反刍类动物有了更加崭新的认知。他就是来自动物科技学院的姜雨教授。

姜雨，博士，教授。2013年到西北农林科技大学动物科技学院工作至今，现任反刍动物遗传与进化研究中心主任、动科学院副院长。提出牛羊鹿的角具有相同的细胞起源—头部神经脊干细胞，为无角牛、羊的育种提供了理论基础和关键靶基因。作为主要完成人之一，构建了世界上首个绵羊和首个山羊的参考基因组，并在2020年组装出中国湖羊和西农萨能奶山羊的参考基因组。在国际学术期刊发表论文30余篇，被引用1500余次。在国际学术会议做大会报告或邀请报告14次，在国内学术会议上作报告50余次。

十年如一日，只为揭开羊的秘密

2009年，还在中国科学院昆明动物所攻读博士学位的姜雨参与到了国际合作项目——绵羊和山羊参考基因组组装计划。这个项目在之后的5年中一直与他相伴。2013年，姜雨从澳大利亚联邦科学院家畜研究所博士后出站后，选择来到西北农林科技大学。“我是研究羊的，西北农林科技大学集中了全国最顶尖的关于羊方面的专家、团队，我没有多想就来到了这里。”姜雨说。在这里，他重新踏上了继续寻找关键基因的漫漫征途。

牛、羊、鹿为什么有角？这个看似会出现在启蒙读本上的问题却困扰了学界很久。牛羊的角与鹿的角从遗传发育上有何异同？牛角，羊角和鹿角的发育生长是否由相同的基因通路控制？骨质角是来自一次起源还是多次起源？这些一直悬而未决的问题，都有待相关领域研究者来解答。而绵羊和山羊作为反刍类食草动物的代表，正是姜雨的研究重点之一。

姜雨和他的团队投入浩如烟海的资料检索，通过网络下载了已公开发表的欧洲家羊数据，同时采集到国内已有的中国家羊样本和动物园的野羊样本。在征得国内考古工作者的支持，获得古代样本的基础上，又广泛联系国际合作者，获得了大量样本和数据。同时，借助于西北农林科技大学的高性能计算平台，团队得以完成庞大的数据分析工作。在海量数据中，羊驯化的秘密也被一点点地揭开了。2020年5月20日，《科学进展》杂志以封面论文报道了“山羊驯化基因的起源”的研究成果，揭示了山羊“强壮”的根源在于通过杂交获得其他物种的MUC6基因，该基因与其他驯化基因一起，帮助山羊最早被成功驯化并广泛传播于世界各地。

同年6月21日，姜雨教授团队联合西北工业大学王文教授团队及国内外20多个大学、研究所，完成了反刍动物基适应与演化基因组研究项目，测定了47个反刍动物的基因组，结合转录组数据、功能实验，深入研究了反刍动物适应演化机制。相关结果以研究长文（Researcharticle）的形式在国际学术期刊《科学》同一期发表了3篇论文，并以“反刍动物基因组”为专栏，登上了当期《科学》封面。其中，由姜雨教授研究团队与9家国内外单位合作的研究论文《反刍动物角发生发育和鹿茸快速再生的遗传基础》。从遗传学角度首次提出反刍动物的角具有相同的细胞起源——头部神经脊干细胞，其发育过程利用了基本相同的基因调控通路，为反刍动物角具有单一的进化起源和发生发育机制提供了证据。

这些成果让姜雨和他的团队跑在了相关领域基础研究的前沿。

从基础到应用，致力产业转型升级

在姜雨看来，科学家的研究不只是为了满足好奇心的探索，更是为了着眼未来，为产业发展提供科学支撑。

“人类用数十亿只山羊，历经万年，做了一个适者生存的实验，这是人类了解哺乳动物如何抵御疾病和改变神经行为的宝贵财富。”姜雨表示，“中国是绵羊和山羊饲养及羊肉消费大国，对其研究有助于培育出更优秀的新品种。科学研究与产业发展是相辅相成的，我们希望研究能为我国羊产业的发展作出贡献，同时，产业的发展也会为研究的进一步开展提供更广阔的舞台。”

对一名从事基础研究的青年科学家而言，这样的认识恰恰来自对科研的执着和深入思考。开始从事研究工作时，姜雨也认为，科研就是在实验室里解决那些悬而未决、高高在上的科学难题，然后发出高质量论文。至于实际应用中的问题，自然有产业技术人员去解决。

但当姜雨回国后，他的想法逐渐发生了改变。姜雨发现国内畜禽研究缺乏分子育种工具和数据库，表型数据收集刚刚起步，给羊的遗传育种研究和产业化带来了困难。姜雨认为，就反刍类动物育种而言，我国科研人员在基础领域的研究水平并不比国外差，一大批优秀的科学家科研水平走在国际的前沿，甚至处于领导者的地位。但我国在应用领域的研究却落后于国外，长期积累的有效数据不够，经费投入不足、设备落后、人才匮乏等诸多因素，导致我国牛羊产业的整体实力和全球竞争力明显不足，生产中使用的现代化肉羊和奶羊品种都还是国外进口的。

与此同时，作为一所产学研紧密结合的大学，西北农林科技大学非常注重从实际需要出发，解决产业发展中的问题。在这个过程中，姜雨对羊产业的发展有了深入的理解，开始思考如何让研究/span>

基因芯片是进一步开展羊的全基因组选择育种的基本工具，但之前这种芯片全部被国外垄断。芯片之痛唯有身处其中才能切身体会，为了不影响科研，不被‘卡脖子’，姜雨团队刻苦攻关，加快了液态基因芯片的研发设计。在他们的努力下，原本1200元一块的芯片，现在只要660元，“未来我们要把价格降到100元，到那时所有种羊才能都用得起。”这是姜雨的目标。

除了芯片之外，姜雨认为生物信息大数据分析也是打破我国身处“基础之强”而“应用之弱”的困境之法。生物大数据体系的建立，在提高我国反刍类食草动物基因组研究水平的同时，也能大大地降低我国农业领域的科研经费成本。如今，姜雨还在持续扩充世界羊品种的基因组数据库，虽然在此过程中姜雨遇到了许多瓶颈，但他依旧对基因组数据共享的未来充满了憧憬。

姜雨希望团队能真正发挥基础研究的优势，不仅解决目前羊产业发展中的共性问题，更重要的是面向未来产业发展，用科技支撑产业转型升级，使中国的羊产业真正走向产业价值链的最顶端。姜雨呼吁：“我们现在要解决的科学技术问题，必须是服务于10年后产业发展需要的，否则科技支撑产业发展就无从谈起。我希望政府能够给予面向产业发展的前瞻性研究多一些支持，也希望我们的科研人员能够打破领域限制，从基础到产业协同创新，共享数据，让中国‘领头羊’早日走向世界！”

素材来源：西北农林科技大学