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“黑科技”助力湖南种业腾飞
2018-10-30 10:22:57 湖南日报     [作者:姚学文]     [责任编辑:曾璇]      字体:【

“黑科技”助力湖南种业腾飞

——解读分子育种新技术

湖南日报记者 姚学文

“尊敬的袁院士,您好!您委托我们进行改良的超级杂交稻品种R900,去年10月份在春华基地进行了BC2F2群体的白叶枯病抗性展示,改良效果较好。”

不久前,华智水稻生物技术有限公司总经理张健,带领他的核心团队,向袁隆平院士汇报他们利用分子育种技术改良R900,以提高该品种抗白叶病枯性能研究的进展情况。

稻瘟病、白叶枯病、稻飞虱等“两病一虫”,是影响水稻产量的大祸害。一旦发病,就会造成水稻大量减产,甚至颗粒无收。提高水稻抗病、抗虫的性能,是世界农业科研领域专家们的梦想和目标。以前采用传统方式育种,这个目标没有5至8年难以实现。被称为“黑科技”的分子育种新技术的诞生,使梦想变得越来越“触手可及”。

好品种,既要高产,又要优质、抗病虫

华智水稻生物技术有限公司首席科学家肖金华回忆,上世纪七八十年代,随着杂交水稻的问世和逐渐推广,水稻产量大幅提升,“没饭吃”的问题逐步解决。然而,随之而来的问题出现:饭不好吃!“早期的杂交稻米饭,又粗又不香。”

大米要好吃,研发出好的水稻品种是关键,育种技术创新是解决问题的必由之路。

近年来,情况有了新变化,老百姓发现,现在的米饭变软、变香了,特别是一些高档优质米,吃起来很香、很糯。为什么香?肖金华说,水稻多数品种原本是没有香味的,之所以变香,是因为水稻中的BAD2基因突变,缺失了8个碱基,使产生香味的代谢物质乙烯吡咯啉不能转化,从而累积在稻米中,使米饭有芳香味。这,就是分子育种技术实施的一个具体案例。

可以说,培育出这样既高产,又优质、抗病虫的好品种,一直都是育种专家们的不懈追求。

分子育种,靶向明确,快速、精准、低成本

在世界范围看,育种技术经历了由传统育种技术向分子育种技术转变的历程。

所谓传统育种技术,就是水稻品种之间的杂交选优。“这个过程通常需要8到10年。”肖金华介绍。

上世纪90年代,美国等一些发达国家开始推行种业革命,利用分子技术探索分子育种。

分子育种,是利用分子技术对品种基因进行精准选择和修正,以实现育种目标。有广义和狭义的概念。广义上,分子育种是在基因组学、分子生物学、分子遗传学、育种学等学科的基础上发展起来的一名学科。狭义上,是分子标记在育种上的应用,是育种方法上的创新,也是应用材料上的创新。

与常规育种比,分子育种具有快速、精准、低成本三大优势。

据介绍,分子育种只要5到8年。同时,利用分子育种技术可以有的放矢进行基因选择和修正,靶向明确。比如,改善品质,或者提高耐温、耐病能力等。分子育种技术,可以根据相应的目标,直接对优异基因进行选择。

目前,分子育种技术已成为世界跨国种业发展的核心竞争力。例如美国孟山都,以前并不是一家种业公司,从1996年开始,利用分子育种技术进军种业领域,短短20多年时间,一举成为世界种业老大。

国家级新平台,引领湖南种业技术革命

2017年10月9日这一天,对于华智水稻生物技术有限公司来说,是值得记忆的日子。这一天,袁隆平院士专程来到长沙县春华基地,考察华智水稻生物技术专家利用分子育种技术,对其超级杂交稻进行定向改良的品种试种结果。

几年前,袁院士在河北创造了水稻亩产1143公斤的高产纪录。但该品种不抗白叶枯病。如何尽快提高其抗病性?2015年,华智生物接受袁隆平院士委托,利用分子育种技术对其定向改良,2017年开展测配田间试验。

为了选育耐稻瘟病的种子,2017年6月,华智用了21天,花费3万元,就有针对性地找出了600株左右的抗病单株,准确率达到99%。如果利用传统育种方式,需要200天时间,花费35万元,准确率仅80%左右。

今年年初,育种专家将136份种群交给华智,筛选出针对抗白叶枯病的抗病单株,同样达到很好效果。

这些只是华智水稻生物技术有限公司成立以来,利用分子技术培育和改良品种的众多成果中的几个例证。

为了实现“后发赶超”,中国农业农村部倡导大力发展分子育种技术。湖南省委、省政府顺势而动,千方百计将新平台争取到三湘大地。2013年8月,国家级分子育种技术平台华智水稻生物技术有限公司在长沙成立。张健、肖金华等一批分子育种科学家,响应国家号召,纷纷放弃国外优厚待遇,回到祖国,来到长沙。他们克服各种困难,从零起步,艰难前行。

短短几年,这里已组建一支150余人的种业高科技研发平台,拥有了国际一流水平的分子育种实验室,并取得一系列令人关注的成果:成功开发3000多个水稻SNP分子标记,与中国农科院黎志康老师合作开发了拥有自主知识产权的水稻56K基因芯片的设计、开发和应用;开发和验证2000多个玉米SNP分子标记,开始进军玉米分子育种技术服务市场;开发验证了抗稻瘟病、白叶枯病和细条病、褐飞虱、育性、米质等200多个目标基因SNP标记。

“新技术的应用,大大缩短了育种时间。”张健信心满满地说,新的研发中心建成后,将助力研发团队在科研成果产业化、分子育种实用化、种子检测简捷化、生物育种信息化等方面取得更加令人满意的成果。“华智正在引领湖南、乃至全国,开展一场现代种业技术创新的革命,我们的发展方向是推进产学研科企合作和种业健康发展。”

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