湖北育种上“芯”! 基因组育种培育效率提高了50%


加强基因编辑、基因组育种等技术和产品开发,是湖北加快培育新质生产力,在未来产业前瞻布局上的重点举措之一。作为种质资源大省,湖北正扩面提速开展生物育种产业化,依托基因芯片技术,培育出越来越多的优质新品种。

盛夏时节,在湖北省农科院的试验田里,优质高产的明星稻种“亚两优美香新占”正在茁壮成长,粮食作物研究所的杂交稻团队正致力于对该品种的进一步培育升级,除了传统的大田选育方法,这次还增加了一个特别环节——接受基因芯片的“考核”,以期更高效地筛选出具有特定功能基因的品种。湖北省农科院粮作所杂交稻团队助理研究员吴艳表示:“过去水稻育种主要依赖大田经验,现在我们借助基因芯片和基因诊断平台,能够快速鉴定出含有目标功能基因的植株,大大提高了育种效率。”

水稻试验田

从试验田里收获的水稻种子,被送来了20公里外的这座“神秘工厂”,记者看到,上万株小小的水稻秧苗正在人工气候室里接受筛选,这就是双绿源植物工厂,在模拟自然环境的同时,还能克服地理、季节等自然条件对作物生长的限制,送来的种子就像被装上了“加速键”,比普通育种进程快了一倍。武汉双绿源创芯科技研究院有限公司育种研发经理冯芳介绍,双绿源植物工厂通过精确控制作物生长环境,结合育种团队丰富的种植经验,可以实现一年4-6季的种植,将传统育种需要6—8年的时间缩短至一半,育种效率提高了50%。

双绿源植物工厂

基因芯片育种,能够实现作物目标性状的优化组合。在水稻杂交过程中,两株不同水稻的杂交会产生无数个新组合,要在这无数组合中找到需要的那个,难度是非常大的,但通过基因芯片技术,可以提前预测不同组合的效果,实现精准育种。武汉双绿源创芯科技研究院有限公司董事长周发松表示:“我们的芯片育种相当于一个汽车的组装线,将不同亲本的近6万个基因进行组合,选出最佳的组合,以培育和优化品种。这在国内种业中是首次实现芯片育种的体系化。”

双绿源基因芯片

无论是基因芯片还是植物工厂,都不仅仅局限于水稻育种,在油菜、番茄和玉米等作物中同样应用广泛。

2011年,周发松博士在国家种业创新平台的推动下,成功研制出全球首张水稻全基因组育种基因芯片。但基因芯片的国产化进程却困难重重,包括芯片设计、生产、封装和育种应用在内的关键环节的技术突破面临着前所未有的挑战。今年,双绿源创新团队搭建了数字化种子“图书馆”——基因诊断平台,将水稻、玉米等作物的基因信息转化为数字化存储,为种质资源赋予了独特的“身份证”;与拉索公司的联合攻关,破解基因芯片国产化难题。武汉双绿源创芯科技研究院有限公司产品研发经理龚佃明说:“我们通过数据库筛选出最优的基因组合,直接用于大田种植。我们是全国首家研发出水稻基因芯片的企业,也是首家利用电子化数据库的企业。”

双绿源基因诊断平台

卡脖子技术的突破,离不开湖北的振“芯”计划。武汉拥有科研资源和较为完整的种业产业链,在全国最早提出要打造中国种都,以国有企业开展专项运营,帮助像双绿源这样的公司进行技术升级。与此同时,湖北作为种质资源大省,为推动湖北种业振兴行动,省政府拿出“真金白银”强优势、补短板、固根基,2021—2025年每年安排5000万元种业高质量发展资金用于农业种质资源保护与利用、生物育种技术研发和新品种选育。

(长江云新闻记者 刘宁 赵文华 林中杰)


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