“一粒米的前世今生”——神奇的水稻基因組育種



由國家互聯網信息辦公室、國務院國資委聯合組織的“網絡名人走進新國企”系列活動之“一粒米的前世今生”第二站,網絡媒體及網絡名人一行抵達位于武漢的中化集團下屬中種公司中國種子生命科學技術中心,在這里,采訪團與中國最優秀的育種科學家們面對面,探索神奇的水稻基因組育種。

小小的一粒種子為何如此重要?

  我國是世界人口大國、糧食需求持續剛性增長,據世界銀行測算,我國2020年糧食需求量將攀升至6.7億噸,要保障2020年糧食剛性增長需求,平均每年需增產1.66%。然而,我國取得糧食生產“十一連增”的可喜成績時,增產幅度卻呈減緩趨勢。1999-2013年我國糧食總產量的復合增長率為1.39%,低于1978-1999年的2.78%。在我國耕地面積等資源條件硬約束日益趨緊和利用國際市場調劑余缺潛在風險較大的情況下,進一步提升單產,成為保障糧食增產增收的唯一途徑。

良種是提升單產最重要的核心要素,當前,我國農作物良種在農業增產中的貢獻率為43%,與農業發達國家60%的貢獻率相比,仍有很大的提升空間。據聯合國預測,未來全球糧食總產增長的80%依賴于單產水平的提高,其中60%-80%有賴于種業科技進步。而我國1976年開始推廣三系雜交水稻,到2013年已累計增產6億噸,這其中一粒小小種子的功不可沒。要做到“口糧絕對安全”,把飯碗牢牢地端在自己手中,加快選育突破性高產優質新品種,走種業自主創新之路成為保障國家糧食安全的戰略選擇。

良種也是保護生態安全的重要舉措。2011-2013年,因異常氣候,我國農業病蟲害造成的減產損失累計達到4095萬噸;2013年,病蟲害導致三大主糧損失1297萬噸,占當年產量的2.2%;按人均年消費糧食400公斤計,相當于3200多萬人的消費量。如何從源頭上確保農業可持續發展?如何實現糧食增產穩產?培育抗病蟲、耐逆境、資源節約、環境友好的新型品種對于育種科學家來說迫在眉睫。

全球首張水稻基因組育種芯片

2012年,中國種子生命科學科技中心成功研制出具有自主知識產權的全球首張水稻全基因組6k育種芯片。這個小小的芯片,能容納成千上萬的基因信息,區別于需要人工去田間地頭長期實驗的傳統育種法,基因組育種一次能檢測成千上萬的基因,每日檢測大量樣本后通過分子標記法來判斷水稻的抗性,基因指紋分析定向改良后培育出特優新品種。

中化高級專家、基因組育種部總監周發松博士向光明網記者介紹,基因育種的流程首先是將水稻種子在室內培育成苗后進行抽樣,然后從植株組織中分離出帶有全部基因的總DNA,再利用不同的分子標記檢測手段來鑒定材料中特定基因的類型,通過室內人工播種鑒定,評價改良材料的抗性。

利用全基因組選擇育種技術體系,能夠準確判斷育種中間材料的背景并對其進行精確控制,可顯著提升水稻育種效率,大幅度提高種子真實性檢測的準確性,為我國農作物優良品種選育與測試工作提供了準確、可靠、便捷、高效的現代生物技術工具。目前,利用全基因組選擇育種技術體系,在集成水稻常規育種技術的基礎上,對優勢品種進行定向改良,也取得了階段性成果。下一步,育種科學家們將針對水資源的缺乏培育抗旱水稻,培育抗蟲水稻以減少農藥的使用,培育重金屬低吸附的水稻減少水稻對土地中重金屬的吸附,同時科學家們也在探索,更適應機械化播種的水稻改良品種。

綠色的超級水稻

目前,中種公司根據國家倡導的“產出高效、產品安全、資源節約、環境友好” 的現代農業發展理念,確立了以培育“多抗、優質、高產、高肥效”的“資源節約、環境友好”綠色超級作物新品種目標,通過集成全球一流的技術,通過篩選推出聚合綠色性狀與高產性狀的綠色超級新品種,推動我國種業新一輪綠色革命,引領產業發展趨勢的科技“綠色戰略”。

據中種公司相關負責人介紹,中種公司將進一步推進生物技術與常規技術緊密結合,促進實驗室與田間有機協同,不斷提升自主創新能力,為培育出更多符合現代農業發展趨勢的農作物綠色新品種,為保障國家糧食安全做著不懈努力。




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