種質(zhì)資源數(shù)字化 為生物育種插上翅膀

        光明網(wǎng) 2021-12-02 11:08:18

        打贏種業(yè)翻身仗需要堅實的種質(zhì)資源基礎(chǔ)。種質(zhì)資源是培育新品種的物質(zhì)基礎(chǔ)。

        2021年7月,中央全面深化改革委員會第二十次會議審議通過了《種業(yè)振興行動方案》,強(qiáng)調(diào)保障種源自主可控比過去任何時候都更加緊迫;必須把種源安全提升到關(guān)系國家安全的戰(zhàn)略高度,集中力量破難題、補(bǔ)短板、強(qiáng)優(yōu)勢、控風(fēng)險,實現(xiàn)種業(yè)科技自立自強(qiáng)、種源自主可控。同時,中央部署,通過保護(hù)種質(zhì)資源、加強(qiáng)種業(yè)核心關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、對優(yōu)勢企業(yè)予以重點(diǎn)扶持、發(fā)展現(xiàn)代化農(nóng)作物制種基地、加強(qiáng)知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)等舉措打好種業(yè)翻身仗,強(qiáng)化糧食安全。

        保存在種質(zhì)資源庫的植物種子(圖片來自中國科學(xué)院昆明植物研究所)

        我國是種質(zhì)資源大國。據(jù)了解,我國農(nóng)作物良種覆蓋率目前超過96%,自主選育品種占95%,做到了中國糧主要用中國種子。但我國還不是種質(zhì)資源強(qiáng)國。水稻育種專家、中國工程院院士萬建民曾在接受媒體采訪時表示,雖然總體上我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用種安全有保障、風(fēng)險可控,但在一些品種、環(huán)節(jié)和領(lǐng)域還存在短板和弱項。

        建設(shè)先進(jìn)的數(shù)字化種質(zhì)資源平臺是夯實種質(zhì)資源基礎(chǔ)的關(guān)鍵。我國種質(zhì)資源“家底”亟需摸清。目前,第三次全國農(nóng)作物種質(zhì)資源普查與收集行動已全面啟動。這次普查,是新中國成立以來規(guī)模最大、覆蓋范圍最廣、技術(shù)要求最高、參與人員最多的一次普查。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部組織制訂并印發(fā)了《全國農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源普查工作總體方案》及農(nóng)作物、畜禽、水產(chǎn)三個分物種的具體實施方案,預(yù)期成果概括起來直接體現(xiàn)為“321”,即發(fā)布三份報告、保護(hù)兩類資源、建立一個大數(shù)據(jù)平臺。

        統(tǒng)一、完善的數(shù)字化種子基因資源平臺是加速新品種培育的核心。作物基因組數(shù)據(jù)非常龐大,如水稻基因組能達(dá)到400 M。傳統(tǒng)的新品種培育都是通過雜交把不同品種的優(yōu)良基因組合在一起,為此,育種家往往需要進(jìn)行大量組配組合。假設(shè)常規(guī)育種有20000個組合,在田間通過人工選擇的方式則大概需要兩三個月的時間才能完成。而有了數(shù)字化的基因數(shù)據(jù)之后,結(jié)合超級計算機(jī)綜合基因型、表型和環(huán)境等因素建立模型,并利用人工智能AI技術(shù)等可幫助育種家快速找到最佳的組配方式。將作物的基因變成數(shù)據(jù)存儲起來,可以讓生物育種更精準(zhǔn)、更高效。

        基因編輯DMP基因誘導(dǎo)蒺藜苜蓿單倍體為豆科牧草及豆科作物單倍體育種體系建立提供新路徑(圖片來自中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所)

        此外,通過轉(zhuǎn)基因、基因編輯等先進(jìn)生物技術(shù)可快速實現(xiàn)關(guān)鍵基因操作,獲得具有優(yōu)良性狀的種子,從而大幅度提升育種效率、節(jié)約資源。

        種業(yè)之爭本質(zhì)是科技之爭。為解決我國優(yōu)異種質(zhì)資源儲備不足、精準(zhǔn)鑒定挖掘不夠等短板,縮短與國際先進(jìn)水平差距,建立完備的數(shù)字化種質(zhì)資源、基因資源平臺,利用好人工智能、大數(shù)據(jù)、基因工程等先進(jìn)技術(shù),將為生物育種技術(shù)插上翅膀,助力良種培育,打贏種業(yè)翻身仗。(光明網(wǎng)基因科普團(tuán)隊)

        關(guān)鍵詞: 種質(zhì)資源

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