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“一粒米的前世今生”——神奇的水稻基因组育种

生物技术 时间:2019-12-22 23:17:59 作者:莫敖坤
【http://www.globalcon.cn - 中国农业科技网】

由国家互联网信息办公室、国务院国资委联合组织的“网络名人走进新国企”系列活动之“一粒米的前世今生”第二站,网络媒体及网络名人一行抵达位于武汉的中化集团下属中种公司中国种子生命科学技术中心,在这里,采访团与中国最优秀的育种科学家们面对面,探索神奇的水稻基因组育种。

小小的一粒种子为何如此重要?

  我国是世界人口大国、粮食需求持续刚性增长,据世界银行测算,我国2020年粮食需求量将攀升至6.7亿吨,要保障2020年粮食刚性增长需求,平均每年需增产1.66%。然而,我国取得粮食生产“十一连增”的可喜成绩时,增产幅度却呈减缓趋势。1999-2013年我国粮食总产量的复合增长率为1.39%,低于1978-1999年的2.78%。在我国耕地面积等资源条件硬约束日益趋紧和利用国际市场调剂余缺潜在风险较大的情况下,进一步提升单产,成为保障粮食增产增收的唯一途径。

良种是提升单产最重要的核心要素,当前,我国农作物良种在农业增产中的贡献率为43%,与农业发达国家60%的贡献率相比,仍有很大的提升空间。据联合国预测,未来全球粮食总产增长的80%依赖于单产水平的提高,其中60%-80%有赖于种业科技进步。而我国1976年开始推广三系杂交水稻,到2013年已累计增产6亿吨,这其中一粒小小种子的功不可没。要做到“口粮绝对安全”,把饭碗牢牢地端在自己手中,加快选育突破性高产优质新品种,走种业自主创新之路成为保障国家粮食安全的战略选择。

良种也是保护生态安全的重要举措。2011-2013年,因异常气候,我国农业病虫害造成的减产损失累计达到4095万吨;2013年,病虫害导致三大主粮损失1297万吨,占当年产量的2.2%;按人均年消费粮食400公斤计,相当于3200多万人的消费量。如何从源头上确保农业可持续发展?如何实现粮食增产稳产?培育抗病虫、耐逆境、资源节约、环境友好的新型品种对于育种科学家来说迫在眉睫。

全球首张水稻基因组育种芯片

2012年,中国种子生命科学科技中心成功研制出具有自主知识产权的全球首张水稻全基因组6k育种芯片。这个小小的芯片,能容纳成千上万的基因信息,区别于需要人工去田间地头长期实验的传统育种法,基因组育种一次能检测成千上万的基因,每日检测大量样本后通过分子标记法来判断水稻的抗性,基因指纹分析定向改良后培育出特优新品种。

中化高级专家、基因组育种部总监周发松博士向光明网记者介绍,基因育种的流程首先是将水稻种子在室内培育成苗后进行抽样,然后从植株组织中分离出带有全部基因的总DNA,再利用不同的分子标记检测手段来鉴定材料中特定基因的类型,通过室内人工播种鉴定,评价改良材料的抗性。

利用全基因组选择育种技术体系,能够准确判断育种中间材料的背景并对其进行精确控制,可显著提升水稻育种效率,大幅度提高种子真实性检测的准确性,为我国农作物优良品种选育与测试工作提供了准确、可靠、便捷、高效的现代生物技术工具。目前,利用全基因组选择育种技术体系,在集成水稻常规育种技术的基础上,对优势品种进行定向改良,也取得了阶段性成果。下一步,育种科学家们将针对水资源的缺乏培育抗旱水稻,培育抗虫水稻以减少农药的使用,培育重金属低吸附的水稻减少水稻对土地中重金属的吸附,同时科学家们也在探索,更适应机械化播种的水稻改良品种。

绿色的超级水稻

目前,中种公司根据国家倡导的“产出高效、产品安全、资源节约、环境友好” 的现代农业发展理念,确立了以培育“多抗、优质、高产、高肥效”的“资源节约、环境友好”绿色超级作物新品种目标,通过集成全球一流的技术,通过筛选推出聚合绿色性状与高产性状的绿色超级新品种,推动我国种业新一轮绿色革命,引领产业发展趋势的科技“绿色战略”。

据中种公司相关负责人介绍,中种公司将进一步推进生物技术与常规技术紧密结合,促进实验室与田间有机协同,不断提升自主创新能力,为培育出更多符合现代农业发展趋势的农作物绿色新品种,为保障国家粮食安全做着不懈努力。

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