“热烈祝贺！为我们草学人争了光！大长草学人的志气！”
北京时间3月3日，我校bat365官网登录入口黄琳凯教授团队在国际权威学术期刊《自然遗传学》（Nature Genetics）在线发表了题为“Pangenomics identifies structural variation associated with heat tolerance in pearl millet”（美洲狼尾草泛基因组构建、结构变异挖掘及耐热机制解析）的研究成果。论文一上线，国内同行纷纷发来祝贺信息，黄琳凯教授的手机微信不断被刷屏。
这是我国牧草领域首篇发表在《自然遗传学》（Nature Genetics）上的论文。作为相对小众的学科，其研究成果能受到如此高级别的国际权威学术期刊认可实属不易。黄琳凯教授表示，团队将继续努力攻关牧草业各环节“卡脖子”技术，培育突破性牧草优良品种，为保卫国家粮食安全贡献草学人的力量。
守住粮食安全底线
“1500元一亩！小麦收割当青贮饲料！”近年来，在我国小麦主产区河南、山东、河北等地陆续出现割青麦作牛羊饲料的现象，引发社会强烈关注。由于事发正值四月底五月初，本是北方小麦进入灌浆期，再过一个月就会迎来丰收喜悦的时候，不少网友愤慨直言：农民卖没熟的麦子，是在毁粮。
“割小麦当饲料太不划算了，一亩小麦也就产2吨左右的鲜草料，但是一亩狼尾草至少能产10吨。”黄琳凯教授也注意到了这条新闻。他也看到了出现“人畜争粮”矛盾的重要原因之一就是牧草短缺。
一组数据足以说明：2021年我国牧草进口量创下新高，达199.24万吨。我国牧草用种约70%依赖进口。“如果我们的草够牛羊吃了，就不会再跟人争粮。”因此，发展高质量的牧草业也是守住国家粮食安全底线的重要一环，是黄琳凯教授团队研究的目标。
师从张新全教授，黄琳凯从读博开始一直研究的是鸭茅草。2019年，他所在的团队首次公布了鸭茅的高质量参考基因组，是我国公布的首个牧草参考基因组。这些都为他下一步研究奠定了坚实基础。
“狼尾草在我国的种植面积越来越大，要注意一下这方面的研究。”10年前，在张新全教授的嘱咐下，黄琳凯带领团队开始了美洲狼尾草的研究。这种起源于非洲的牧草，已逐渐成为我国南方种植面积最大的牧草品种之一。
随着研究的深入以及技术的进步，构建高质量的图形泛基因组成为团队的重要目标。“开展分子生物学研究，图形泛基因组就是敲门砖，”黄琳凯表示，“必须掌握才能开展下一步的基因挖掘、分子育种，才能实现科技引领牧草业高质量发展。”
研究之路一波三折
2018年，黄琳凯教授团队开始着手构建美洲狼尾草的图形泛基因组。谁料刚起步就得知，位于印度的国际热带半干旱地区作物研究所也在做相似研究。在印度，美洲狼尾草是杂粮作物，针对其开展的研究已经有60余年。“该研究所在此领域研究基础好，材料多，比我们更有优势。”
令人意外的是，由于新冠疫情陆续在全球爆发，印度团队的研究工作陷入全面瘫痪，而得益于国家的疫情防控政策，黄琳凯教授团队仅暂停了一个月后就迅速恢复，实现“后来居上”。2020年，通过发邮件沟通，一名印度同行加入了黄琳凯教授团队开展研究，而国际热带半干旱地区作物研究所也停止了相关研究。
除了印度同行，黄琳凯教授团队主动出击，积极联系争取到包括亚洲、美洲、欧洲和非洲的16家单位，牵头整合成一支强有力的研究队伍。大家优势互补，有的擅长基因组装，有的擅长进化研究，有的算力强，有的材料多。在黄琳凯教授的主导下，大家通力合作更能使研究快速推进。
然而，研究一开始进行得并不顺利。由于牧草基因组大、重复序列及杂合度都较高，增加了基因组序列构建的难度，一开始基因组装总是失败。“遇到问题，我们都立马跟黄老师汇报，黄老师总是说那我们开会讨论一下，从来不会逼着我们一定要做出来。”学生孙敏说道。
“其实当时我压力也很大，”黄琳凯教授坦言，为了这项研究，他投入了所有的精力和全部科研经费，就是坚信这项研究有价值，能更好地推动牧草业高质量发展。前期为了筹集科研经费，他甚至带领团队在实验室里种白芨、黄精等中药材，就是想拿到更多地方项目经费用来开展牧草研究。
尽管压力山大，但凭借着对科研的信念和韧性，黄琳凯教授从未沮丧放弃。他带领团队积极研讨，最终使用Pacbio HiFi技术结合组装算法的优化解决了难题，让研究继续推进。
由于团队骨干成员主要在中国和美国，两地刚好有12小时的时差。每天，在中国的成员结束实验分析后，将结果上传至公共平台，在美国的成员便开始接力做下去。通过磨合，团队形成了“夸父追日”般24小时不停歇的研究分析模式，大大加快了研究进程。
正在美国佐治亚大学做博士后研究的严海东就是骨干成员之一。他读研究生时师从黄琳凯教授，从那时起就参与到这项研究中。到美国深造后，他利用课余时间继续参与其中。“虽然很忙，但我还是很积极主动参与进来。”严海东谈到，“通过本次研究，我在数据分析、生物信息学、论文写作、团队协作等方面都有了很大提升，也对我今后的科研很有帮助。”
随着研究的顺利进行，黄琳凯教授也越来越有信心：“研究构建了图形泛基因组，挖掘了结构变异，整合多组学分析并辅以基因功能验证，把耐热机制也解析清楚了。”
勇尝试为草学争光
“我们学校科研氛围很好，看到李明洲教授、彭远英教授等人的研究成果登上《自然遗传学》（Nature Genetics），希望我们也可以。”决定向《自然遗传学》（Nature Genetics）投稿，黄琳凯教授来到我校国重实验室，请教发表高水平论文的经验。“多谢国重老师指导，才发现连给编辑发的第一封投稿信都写得不符合要求，只能推倒重来。”
完成修改后投稿，经过数月等待，终于等来了好消息：“3个审稿人都肯定了我们的研究，但都要求加实验。”于是，团队按照要求增加多组实验，并再次修改论文后送审。二审后，审稿人再无意见。我国牧草领域首篇发表在《自然遗传学》（Nature Genetics）上的论文终于出炉。
该项研究也得到了国内同行高度评价。中国科学院院士、中科院遗传与发育生物学研究所曹晓风研究员评价该研究不仅为美洲狼尾草分子育种提供了重要的基因组资源，也为提高其它牧草的耐热性提供了新的线索。国家牧草产业技术体系首席科学家、长江学者、中国农业大学张英俊教授称赞该研究对推动牧草分子育种和新品种选育意义重大，体现了现代农业产业技术体系研究的创新性。国家杰出青年科学基金获得者、植物基因组研究专家、上海师范大学黄学辉教授认为，研究不仅为美洲狼尾草基因资源挖掘及育种提供了重要资源，也为提高其他作物的耐热性提供了新思路。
“从我国的粮食安全现状来看，现阶段的粮食安全事实上主要是饲料粮和蛋白质供应的安全。利用牧草可有效缓解饲料粮安全，提升蛋白质供应安全，也是践行大食物观的重要体现。”黄琳凯教授谈到，当前国家高度重视粮食安全，要求大力开展种业“卡脖子”技术攻关。作为草业科技工作者，将以时不我待的拼搏姿态投身其中，为早日实现草业科技自立自强，增强高质量草种供给能力而努力奋斗。
