导语:种子是农业生产的“芯片”,是保障国家粮食安全的根基。“十三五”以来,我国种业取得了长足进步,无论从种资源的搜集种类和数量、品种的研发和审定数量都达到了历史新高。2022年8月4日,农业农村部公布国家种业阵型企业名单,包括69家农作物、86家畜禽、121家水产种业企业机构,其中包括专门为种业领域提供分子育种服务的多家企业。眼下已经进入分子育种时代,以分子标记技术、转基因技术和基因组编辑技术等为代表的现代生物技术,已成为世界上作物遗传改良的重要手段。
本期石时之约,我们对话中国农业科学院作物科学研究所研究员、“分子育种践行者”徐云碧博士,一起从微观视角,去透视中国种业的大局!
刘石老师与徐云碧博士是多年旧相识,在简短的寒暄过后,两人便就“分子育种”这一话题进入了深入而详细的探讨。
一般传统的遗传育种方法,往往是建立在有性杂交的基础上,通过遗传重组和表型选择进行新品种选培。随着所用品种遗传多样性逐步减少,传统育种瓶颈效应愈来愈明显,利用常规育种技术已经很难育成突破性新品种。而近年生物技术的创新,无疑极大地推动了现代育种的发展,现代作物分子育种技术逐渐成为了全世界作物育种的主流。而在我国,分子育种技术也正在成为作物遗传改良的重要手段。
作物分子育种,简单点说就是将分子生物学技术应用于育种工作中,在分子水平上进行育种,通常包括:分子标记辅助育种和遗传修饰育种(转基因和基因编辑育种)。其中分子标记辅助育种,是先进的分子标记技术和基因组学工具在育种上的应用。它能利用与目标性状紧密连锁的DNA分子标记或覆盖全基因组的分子标记对目标性状,来进行基因型选择。分子标记辅助育种在不改变作物基因组的情况下改变其性状,选择的准确性和效率更高,育种周期短,可以帮助提高农作物产量、提升品质,并降低生产成本。
在被问及分子育种在国内外的发展和应用时,徐云碧博士想起自己经常被人问到的一个问题——在跨国公司里,分子育种到底已经做到了什么程度?
徐云碧表示,大型的跨国公司和普通的小公司,最大的差别就是平台和资源的差异。“大型的跨国公司有各种各样的资源,可以建立一个平台。比如说做分子检测的,可以24小时不停的运转,昂贵的仪器可以终年不停的使用。因为有不同的作物和不同的区域,所以整个公司加起来去用这套仪器可以用到最高效。但一个小公司就不可能自己去买一套设备搭建一个体系。同时,这一套设备是在不断的优化,信息也在不断的积累。比如做一个训练群体,去预测一个育种群体,小公司训练群体的数量和规模是有限的,模型的效率也是有限的,但大公司可以做很多的训练群体。这就是两者的本质区别!”
目前,我国正处于开展种源技术攻关阶段,分子育种技术能帮助育种企业加速动植物的育种周期,提供行业新动能。正因如此,分子育种技术不单是在植物领域,在动物领域也是大有可为,“华西牛”无疑就是最好的例子。
8月9日,由中国农业科学院北京畜牧兽医研究所历经43年培育的“华西牛”获得了国家畜禽新品种证书,华西牛在育种过程中利用770K的高密度基因芯片建立了中国第一个肉牛基因组选择基因数据库,为我国首个肉牛全基因组选择分子育种技术体系的建立打下坚实的基础,从而打破了肉牛核心种源依赖进口的局面。
在分子技术的应用上,徐云碧还提到了一个“遗传增益”的概念。“遗传增益,就是说每年能够获得的遗传进展或产量改进。比如说玉米的单产,每年增加了1%、2%,这是一个遗传增益。又比如说奶牛的产奶量,一年增加了多少,同样有一个遗传增益的数据和指标。”
分子育种无疑是现代农业发展应用推广最迅速的育种新技术,对作物遗传改良产生了深远的影响。至于分子植物育种后期应该如何发展,徐云碧教授也给出了非常独到的见解。
“我们国家目前还没有完整的产业链条,希望在国家的帮助和扶持之下,国内在相关领域可以成长出几家大企业,以此为基础,真正建立起属于自己独立的技术平台体系。在这几个大企业的带领下,把整个市场做起来,并形成了完整的产业链,这样才能够真正地拥有该项技术的自主权,才能比较高效地去运转和应用分子育种技术。”
最后,两人还谈到了分子技术未来在农业和种业中的发展前景。
徐云碧教授表示,分子育种技术的发展和应用方面,我国目前正处于十分关键和重要的时期,
从今年开始的接下来几年时间里,他非常看好国内分子育种的发展前景,包括技术的应用以及市场的推广等等,都已经来到了一个全新的转折点。国家目前很重视分子育种,推动了大量的分子育种科技领域的合作。但市场是残酷的,有的企业会取得成功,自然也会有企业会面临淘汰。
总而言之,生物技术的不断发展会大大地加速行业的整合和发展,这是一个不可避免的趋势。随着国家的愈加重视以及市场的不断发展,不论是技术人才还是资源资本都将不断涌向优秀的种业阵型企业,这是相关企业发展的重大利好机会。石时农业坚信,踏浪而来的分子育种技术将在未来的多个领域深度挖掘应用场景,为解决国家粮食安全提供新思路。