近日，中國(guó)種子集團(tuán)有限公司生命科學(xué)技術(shù)中心通過(guò)了企業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室評(píng)定。早有耳聞，以生物信息為依據(jù)，以高通量分子標(biāo)記篩選為手段，分段式工廠化流水線的生物育種技術(shù)——基因組育種是該中心的“王牌”，而這項(xiàng)技術(shù)的核心之一竟是一塊小小的芯片。本期《前沿》帶您走進(jìn)中國(guó)種子生命科學(xué)技術(shù)中心，探尋其中的奧秘。
育種芯片——篩選優(yōu)化基因
每一張育種芯片都比一塊電腦內(nèi)存條還要小，8厘米長(zhǎng)，2.5厘米寬，厚度不到0.2厘米。芯片的一端貼著一塊帶編號(hào)的條碼，在貼條碼的一面上，隱約可以看到兩排每排12個(gè)泛著光的長(zhǎng)方形“小方塊”，每個(gè)“小方塊”的大小不到0.1平方厘米。“每一個(gè)‘小方塊’就對(duì)應(yīng)著一個(gè)被檢測(cè)樣品，一塊芯片可以同時(shí)檢測(cè)24個(gè)樣品。”中國(guó)種子生命科學(xué)技術(shù)中心基因組育種部邱樹(shù)青拿起一張育種芯片說(shuō)，“針對(duì)每一個(gè)樣品，每次可以檢測(cè)近7萬(wàn)個(gè)高質(zhì)量基因標(biāo)記位點(diǎn)。”
2000年人類基因組測(cè)序完成標(biāo)志著人類生物技術(shù)研究邁進(jìn)基因時(shí)代，2005年在植物領(lǐng)域，水稻全基因組測(cè)序也隨即完成，這為科學(xué)家研究生物性狀奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。“以前，傳統(tǒng)育種是根據(jù)田間植物形態(tài)和農(nóng)藝性狀的表現(xiàn)來(lái)篩選親本，將高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的親本和抗病抗蟲(chóng)的親本進(jìn)行雜交，在后代中通過(guò)大群體多年多地點(diǎn)篩選性狀表現(xiàn)好的植株，不斷繁殖鑒定，培育出高產(chǎn)抗病蟲(chóng)的品種。這種篩選依靠植物的田間表現(xiàn)和育種家的經(jīng)驗(yàn)，需要世代累積才能尋求最佳植株，工作強(qiáng)度大，非常辛苦。育種家只觀察植株各個(gè)性狀的表現(xiàn)，不知道性狀是由什么基因控制的，傳統(tǒng)篩選方法的效率和可靠性都有待進(jìn)一步提升。”基因組育種部總監(jiān)周發(fā)松告訴記者，“通過(guò)育種芯片可以了解影響各個(gè)性狀的基因，從而進(jìn)行精準(zhǔn)篩選和性狀優(yōu)化。如果能篩選出最好的基因組合，就為培育出理想的品種組合創(chuàng)造了技術(shù)條件。”
傳統(tǒng)育種手段里，育種家通過(guò)觀察和經(jīng)驗(yàn)來(lái)預(yù)測(cè)作物帶有的不同基因，而隨著基因技術(shù)的發(fā)展和育種芯片的不斷完善，基因的神秘面紗正在被揭開(kāi)，育種家們也迎來(lái)了基因育種的新時(shí)代。通過(guò)科學(xué)手段去了解鑒定各個(gè)親本資源所攜帶的優(yōu)良基因，將最優(yōu)良的基因組合在一起，培育出最理想的作物新品種，成為了整個(gè)中心共同努力的目標(biāo)。
以往育種家根據(jù)作物的田間表現(xiàn)進(jìn)行判斷，能觀察到的性狀很有限，而且并不是所有的性狀都能觀察得到。“以水稻為例，田間能觀察到的性狀只有20多個(gè)，而水稻有3萬(wàn)多個(gè)主要基因和6萬(wàn)多個(gè)可能的基因，傳統(tǒng)育種手段觀察到的只是冰山一角。”周發(fā)松說(shuō)，“育種芯片的作用就是把科學(xué)家對(duì)功能基因組的研究成果轉(zhuǎn)換成育種工具。”
分子標(biāo)記篩選——一次檢測(cè)成百上千指標(biāo)
談到育種芯片的作用，邱樹(shù)青這樣比喻：就像做抽血化驗(yàn)，以前抽一次血只能檢測(cè)一兩個(gè)指標(biāo)，而如今化驗(yàn)一次可以檢測(cè)成百上千個(gè)指標(biāo)。育種芯片通過(guò)高通量分子標(biāo)記篩選技術(shù)極大地加快了育種中個(gè)體植株性狀的檢測(cè)速度，傳統(tǒng)育種方式就像中醫(yī)一樣，通過(guò)“望聞問(wèn)切”等方式查看和篩選植株，而育種芯片可以通過(guò)基因檢測(cè)，從大量后代中迅速找出優(yōu)秀植株，從而縮短育種時(shí)間。
“育種芯片是檢測(cè)工具，幫助育種家快速排除95%以上的非目標(biāo)單株，節(jié)約了資源，提高了效率。這樣培育一個(gè)新品種只需要3至5年的時(shí)間。”基因組育種部喻輝輝說(shuō)，“與傳統(tǒng)育種方式一樣，雜交回交等產(chǎn)生新后代的方法還是不變的。”
通過(guò)育種芯片的檢測(cè)，可以對(duì)種質(zhì)資源進(jìn)行快速分析和篩選，從而得到具有高產(chǎn)、抗病、高肥效、優(yōu)質(zhì)等基因的不同種質(zhì)資源。通過(guò)對(duì)種質(zhì)資源的綜合分析和考量后，可以篩選出具有多數(shù)優(yōu)良基因的資源材料做親本。選出親本后的下一步就是雜交，通過(guò)育種芯片，科學(xué)家可以選定雜交后代中帶有更多優(yōu)良基因的植株。由于育種芯片檢測(cè)的對(duì)象是基因，所以雜交后代不需要等待植株經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的生長(zhǎng)階段，在種子上或者幼苗的葉子上取點(diǎn)樣品，就能進(jìn)行基因檢測(cè)了。這樣一來(lái)可以提前至少半年時(shí)間，更重要的是極大地提高了檢測(cè)效率。
人無(wú)完人，品種里也沒(méi)有十全十美的品種，而木桶效應(yīng)在育種上表現(xiàn)得格外明顯。產(chǎn)量高、品質(zhì)好的品種，卻因?yàn)閷?duì)一種病害或一種蟲(chóng)害缺乏抵抗力而出現(xiàn)減產(chǎn)或絕收的情況時(shí)有發(fā)生；產(chǎn)量不高卻對(duì)某一病害或蟲(chóng)害有著得天獨(dú)厚抵抗力的品種也是“大有人在”。全基因組育種芯片讓只改變單一性狀的精準(zhǔn)育種成為可能，育種家們可以精心打磨已經(jīng)育成的品種，力爭(zhēng)早日培育出多抗、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高肥效、重金屬低吸附的資源節(jié)約、環(huán)境友好的綠色超級(jí)作物新品種。
從種質(zhì)資源篩選到新品種選育，從品種特性檢測(cè)到品種真實(shí)性檢測(cè)，基因這張“身份證”一直伴隨著每一粒種子、每一棵植株，有了育種芯片，就可以迅速“認(rèn)出”每一粒水稻。
流水線育種——實(shí)現(xiàn)專業(yè)化分工
有人曾做過(guò)這樣一個(gè)比喻：從事農(nóng)作物育種研究的有兩種人，一種叫漢子，另一種叫女漢子。面朝黃土背朝天，南繁北育如飛雁，恰是育種工作者們生活的真實(shí)寫照。走在中心的大樓里，看到在辦公室里電腦前的、實(shí)驗(yàn)室操作臺(tái)前的忙碌著的工作人員們，絲毫看不到他們身上的“鄉(xiāng)土氣息”，這里沒(méi)有皮膚黝黑、臉上帶著兩片“高原紅”的莊稼漢更沒(méi)有女漢子。
“分段式育種流水線的建立，把整個(gè)育種過(guò)程分成了多個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了專業(yè)化分工。”周發(fā)松說(shuō)，“每個(gè)工作人員只需要專注于自己擅長(zhǎng)的一個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)，不像傳統(tǒng)育種方式那樣，育種家必須掌握和參與所有的育種技術(shù)環(huán)節(jié)，更不用整年風(fēng)吹日曬。”以往由于從事育種工作需要長(zhǎng)期在田間風(fēng)吹日曬雨淋，所以女性工作者很少，如今的基因組育種，大部分工作都是在實(shí)驗(yàn)室和溫室內(nèi)完成，這讓作物育種這個(gè)領(lǐng)域不再“陽(yáng)盛陰衰”。
周發(fā)松把以往的育種家比喻為畫家，繪畫作品創(chuàng)作到一半時(shí)別人是很難繼續(xù)完成的，風(fēng)格也很難保持一致；而如今商業(yè)化育種體系下，分段式流水線育種上的工作人員更像是工廠里制造不同元件的工匠。傳統(tǒng)育種手段下，育種家們?nèi)諒?fù)一日、年復(fù)一年的積累經(jīng)驗(yàn)和育種材料，以師傅帶徒弟的方式組建團(tuán)隊(duì)，難以形成規(guī)模，也沒(méi)有條件構(gòu)建現(xiàn)代化的生物技術(shù)平臺(tái)，整合利用多學(xué)科領(lǐng)域的最新研究成果。而且，單個(gè)育種家的調(diào)動(dòng)或離開(kāi)會(huì)對(duì)整個(gè)團(tuán)隊(duì)乃至團(tuán)隊(duì)所在的企業(yè)產(chǎn)生巨大的影響。
育種芯片的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了分段式流水線育種體系的建立，育種工作者也從此進(jìn)入專業(yè)化分工時(shí)代，不再需要擔(dān)心單個(gè)工作人員的變動(dòng)，各個(gè)環(huán)節(jié)的成果更是可以分享和共享的。每個(gè)育種家都可以竭盡全力專注于自己最擅長(zhǎng)的那部分，為新品種培育不斷提供優(yōu)質(zhì)的中間材料。
“育種方案制定、種質(zhì)資源收集、親本配組、全基因組與分子標(biāo)記輔助選擇、優(yōu)系測(cè)配篩選、產(chǎn)品測(cè)試等等，都是商業(yè)化育種鏈條中的一個(gè)環(huán)節(jié)，品種是這一過(guò)程的唯一出口，這樣一來(lái)各個(gè)環(huán)節(jié)所在的各個(gè)部門就可以借助信息系統(tǒng)有機(jī)的協(xié)調(diào)起來(lái)。”資源管理部總監(jiān)彭俊華說(shuō)，“從商業(yè)管理的角度而言，做種質(zhì)資源的人、做基因組測(cè)序的人和做田間試驗(yàn)的人不涉足新品種培育，育種工作只由育種家來(lái)統(tǒng)籌，一定要分工明確，權(quán)責(zé)清晰。這些都是不同的手段或支撐平臺(tái)，各司其職通力協(xié)作才能高效培育出好品種。”
脅迫環(huán)境——模擬病蟲(chóng)害發(fā)生
中國(guó)種子生命科學(xué)技術(shù)中心二樓的一個(gè)培養(yǎng)室內(nèi)，一位名叫陳美娟的工作人員正在查看罩在塑料膜里的一盆水稻，在她身旁恒溫箱里擺放著一盒盒長(zhǎng)滿真菌的培養(yǎng)皿。這名工作人員正在查看記錄感染稻瘟病水稻的生長(zhǎng)情況。在距實(shí)驗(yàn)樓不遠(yuǎn)的空地上，立著一座座溫室大棚，其中一個(gè)栽培池里所種的水稻卻都長(zhǎng)得不好，除了幾株依然“堅(jiān)挺”的水稻外，其余已經(jīng)被蟲(chóng)子蛀得枯黃。
“這些水稻正在進(jìn)行抗稻飛虱試驗(yàn)。”邱樹(shù)青向記者解釋道，“育種芯片檢測(cè)后，還要進(jìn)行大田模擬，讓定向培育的抗稻飛虱水稻生長(zhǎng)在有大量稻飛虱的環(huán)境中，進(jìn)一步驗(yàn)證水稻的抗蟲(chóng)效果。在抗病鑒定溫室理，工作人員給抗稻瘟病的水稻接種稻瘟病菌，進(jìn)一步驗(yàn)證優(yōu)良植株的抗稻瘟病效果。”雖然育種芯片可以快速篩選優(yōu)良的基因型植株，但實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，只有經(jīng)得起性狀表型考驗(yàn)的植株才是真正有育種價(jià)值的植株。
我國(guó)地域遼闊，物種豐富、生態(tài)環(huán)境多樣，同一個(gè)水稻品種在不同地區(qū)種植所遇到的病蟲(chóng)害不盡相同，而即便是同一種病害，在不同地區(qū)的表現(xiàn)和誘因也有很大差異。“實(shí)驗(yàn)樓二層恒溫箱的每一個(gè)培養(yǎng)皿里，都是不同的稻瘟病生理小種。”邱樹(shù)青告訴記者，“不同地區(qū)的稻瘟病需要不同的基因來(lái)抵抗，此外，我們預(yù)防的病蟲(chóng)害也是在不斷進(jìn)化的，每年種植的作物品種都要夠經(jīng)受新的病蟲(chóng)害考驗(yàn)。”
育種家們一直在利用育種技術(shù)與病蟲(chóng)害進(jìn)行著“賽跑”，這一個(gè)個(gè)脅迫環(huán)境下的栽培池、培養(yǎng)箱成為了新品種與病蟲(chóng)害針?shù)h相對(duì)的戰(zhàn)場(chǎng)，“模擬軍演”在這里打響。
育種芯片——篩選優(yōu)化基因
每一張育種芯片都比一塊電腦內(nèi)存條還要小，8厘米長(zhǎng)，2.5厘米寬，厚度不到0.2厘米。芯片的一端貼著一塊帶編號(hào)的條碼，在貼條碼的一面上，隱約可以看到兩排每排12個(gè)泛著光的長(zhǎng)方形“小方塊”，每個(gè)“小方塊”的大小不到0.1平方厘米。“每一個(gè)‘小方塊’就對(duì)應(yīng)著一個(gè)被檢測(cè)樣品，一塊芯片可以同時(shí)檢測(cè)24個(gè)樣品。”中國(guó)種子生命科學(xué)技術(shù)中心基因組育種部邱樹(shù)青拿起一張育種芯片說(shuō)，“針對(duì)每一個(gè)樣品，每次可以檢測(cè)近7萬(wàn)個(gè)高質(zhì)量基因標(biāo)記位點(diǎn)。”
2000年人類基因組測(cè)序完成標(biāo)志著人類生物技術(shù)研究邁進(jìn)基因時(shí)代，2005年在植物領(lǐng)域，水稻全基因組測(cè)序也隨即完成，這為科學(xué)家研究生物性狀奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。“以前，傳統(tǒng)育種是根據(jù)田間植物形態(tài)和農(nóng)藝性狀的表現(xiàn)來(lái)篩選親本，將高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的親本和抗病抗蟲(chóng)的親本進(jìn)行雜交，在后代中通過(guò)大群體多年多地點(diǎn)篩選性狀表現(xiàn)好的植株，不斷繁殖鑒定，培育出高產(chǎn)抗病蟲(chóng)的品種。這種篩選依靠植物的田間表現(xiàn)和育種家的經(jīng)驗(yàn)，需要世代累積才能尋求最佳植株，工作強(qiáng)度大，非常辛苦。育種家只觀察植株各個(gè)性狀的表現(xiàn)，不知道性狀是由什么基因控制的，傳統(tǒng)篩選方法的效率和可靠性都有待進(jìn)一步提升。”基因組育種部總監(jiān)周發(fā)松告訴記者，“通過(guò)育種芯片可以了解影響各個(gè)性狀的基因，從而進(jìn)行精準(zhǔn)篩選和性狀優(yōu)化。如果能篩選出最好的基因組合，就為培育出理想的品種組合創(chuàng)造了技術(shù)條件。”
傳統(tǒng)育種手段里，育種家通過(guò)觀察和經(jīng)驗(yàn)來(lái)預(yù)測(cè)作物帶有的不同基因，而隨著基因技術(shù)的發(fā)展和育種芯片的不斷完善，基因的神秘面紗正在被揭開(kāi)，育種家們也迎來(lái)了基因育種的新時(shí)代。通過(guò)科學(xué)手段去了解鑒定各個(gè)親本資源所攜帶的優(yōu)良基因，將最優(yōu)良的基因組合在一起，培育出最理想的作物新品種，成為了整個(gè)中心共同努力的目標(biāo)。
以往育種家根據(jù)作物的田間表現(xiàn)進(jìn)行判斷，能觀察到的性狀很有限，而且并不是所有的性狀都能觀察得到。“以水稻為例，田間能觀察到的性狀只有20多個(gè)，而水稻有3萬(wàn)多個(gè)主要基因和6萬(wàn)多個(gè)可能的基因，傳統(tǒng)育種手段觀察到的只是冰山一角。”周發(fā)松說(shuō)，“育種芯片的作用就是把科學(xué)家對(duì)功能基因組的研究成果轉(zhuǎn)換成育種工具。”
分子標(biāo)記篩選——一次檢測(cè)成百上千指標(biāo)
談到育種芯片的作用，邱樹(shù)青這樣比喻：就像做抽血化驗(yàn)，以前抽一次血只能檢測(cè)一兩個(gè)指標(biāo)，而如今化驗(yàn)一次可以檢測(cè)成百上千個(gè)指標(biāo)。育種芯片通過(guò)高通量分子標(biāo)記篩選技術(shù)極大地加快了育種中個(gè)體植株性狀的檢測(cè)速度，傳統(tǒng)育種方式就像中醫(yī)一樣，通過(guò)“望聞問(wèn)切”等方式查看和篩選植株，而育種芯片可以通過(guò)基因檢測(cè)，從大量后代中迅速找出優(yōu)秀植株，從而縮短育種時(shí)間。
“育種芯片是檢測(cè)工具，幫助育種家快速排除95%以上的非目標(biāo)單株，節(jié)約了資源，提高了效率。這樣培育一個(gè)新品種只需要3至5年的時(shí)間。”基因組育種部喻輝輝說(shuō)，“與傳統(tǒng)育種方式一樣，雜交回交等產(chǎn)生新后代的方法還是不變的。”
通過(guò)育種芯片的檢測(cè)，可以對(duì)種質(zhì)資源進(jìn)行快速分析和篩選，從而得到具有高產(chǎn)、抗病、高肥效、優(yōu)質(zhì)等基因的不同種質(zhì)資源。通過(guò)對(duì)種質(zhì)資源的綜合分析和考量后，可以篩選出具有多數(shù)優(yōu)良基因的資源材料做親本。選出親本后的下一步就是雜交，通過(guò)育種芯片，科學(xué)家可以選定雜交后代中帶有更多優(yōu)良基因的植株。由于育種芯片檢測(cè)的對(duì)象是基因，所以雜交后代不需要等待植株經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的生長(zhǎng)階段，在種子上或者幼苗的葉子上取點(diǎn)樣品，就能進(jìn)行基因檢測(cè)了。這樣一來(lái)可以提前至少半年時(shí)間，更重要的是極大地提高了檢測(cè)效率。
人無(wú)完人，品種里也沒(méi)有十全十美的品種，而木桶效應(yīng)在育種上表現(xiàn)得格外明顯。產(chǎn)量高、品質(zhì)好的品種，卻因?yàn)閷?duì)一種病害或一種蟲(chóng)害缺乏抵抗力而出現(xiàn)減產(chǎn)或絕收的情況時(shí)有發(fā)生；產(chǎn)量不高卻對(duì)某一病害或蟲(chóng)害有著得天獨(dú)厚抵抗力的品種也是“大有人在”。全基因組育種芯片讓只改變單一性狀的精準(zhǔn)育種成為可能，育種家們可以精心打磨已經(jīng)育成的品種，力爭(zhēng)早日培育出多抗、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高肥效、重金屬低吸附的資源節(jié)約、環(huán)境友好的綠色超級(jí)作物新品種。
從種質(zhì)資源篩選到新品種選育，從品種特性檢測(cè)到品種真實(shí)性檢測(cè)，基因這張“身份證”一直伴隨著每一粒種子、每一棵植株，有了育種芯片，就可以迅速“認(rèn)出”每一粒水稻。
流水線育種——實(shí)現(xiàn)專業(yè)化分工
有人曾做過(guò)這樣一個(gè)比喻：從事農(nóng)作物育種研究的有兩種人，一種叫漢子，另一種叫女漢子。面朝黃土背朝天，南繁北育如飛雁，恰是育種工作者們生活的真實(shí)寫照。走在中心的大樓里，看到在辦公室里電腦前的、實(shí)驗(yàn)室操作臺(tái)前的忙碌著的工作人員們，絲毫看不到他們身上的“鄉(xiāng)土氣息”，這里沒(méi)有皮膚黝黑、臉上帶著兩片“高原紅”的莊稼漢更沒(méi)有女漢子。
“分段式育種流水線的建立，把整個(gè)育種過(guò)程分成了多個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了專業(yè)化分工。”周發(fā)松說(shuō)，“每個(gè)工作人員只需要專注于自己擅長(zhǎng)的一個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)，不像傳統(tǒng)育種方式那樣，育種家必須掌握和參與所有的育種技術(shù)環(huán)節(jié)，更不用整年風(fēng)吹日曬。”以往由于從事育種工作需要長(zhǎng)期在田間風(fēng)吹日曬雨淋，所以女性工作者很少，如今的基因組育種，大部分工作都是在實(shí)驗(yàn)室和溫室內(nèi)完成，這讓作物育種這個(gè)領(lǐng)域不再“陽(yáng)盛陰衰”。
周發(fā)松把以往的育種家比喻為畫家，繪畫作品創(chuàng)作到一半時(shí)別人是很難繼續(xù)完成的，風(fēng)格也很難保持一致；而如今商業(yè)化育種體系下，分段式流水線育種上的工作人員更像是工廠里制造不同元件的工匠。傳統(tǒng)育種手段下，育種家們?nèi)諒?fù)一日、年復(fù)一年的積累經(jīng)驗(yàn)和育種材料，以師傅帶徒弟的方式組建團(tuán)隊(duì)，難以形成規(guī)模，也沒(méi)有條件構(gòu)建現(xiàn)代化的生物技術(shù)平臺(tái)，整合利用多學(xué)科領(lǐng)域的最新研究成果。而且，單個(gè)育種家的調(diào)動(dòng)或離開(kāi)會(huì)對(duì)整個(gè)團(tuán)隊(duì)乃至團(tuán)隊(duì)所在的企業(yè)產(chǎn)生巨大的影響。
育種芯片的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了分段式流水線育種體系的建立，育種工作者也從此進(jìn)入專業(yè)化分工時(shí)代，不再需要擔(dān)心單個(gè)工作人員的變動(dòng)，各個(gè)環(huán)節(jié)的成果更是可以分享和共享的。每個(gè)育種家都可以竭盡全力專注于自己最擅長(zhǎng)的那部分，為新品種培育不斷提供優(yōu)質(zhì)的中間材料。
“育種方案制定、種質(zhì)資源收集、親本配組、全基因組與分子標(biāo)記輔助選擇、優(yōu)系測(cè)配篩選、產(chǎn)品測(cè)試等等，都是商業(yè)化育種鏈條中的一個(gè)環(huán)節(jié)，品種是這一過(guò)程的唯一出口，這樣一來(lái)各個(gè)環(huán)節(jié)所在的各個(gè)部門就可以借助信息系統(tǒng)有機(jī)的協(xié)調(diào)起來(lái)。”資源管理部總監(jiān)彭俊華說(shuō)，“從商業(yè)管理的角度而言，做種質(zhì)資源的人、做基因組測(cè)序的人和做田間試驗(yàn)的人不涉足新品種培育，育種工作只由育種家來(lái)統(tǒng)籌，一定要分工明確，權(quán)責(zé)清晰。這些都是不同的手段或支撐平臺(tái)，各司其職通力協(xié)作才能高效培育出好品種。”
脅迫環(huán)境——模擬病蟲(chóng)害發(fā)生
中國(guó)種子生命科學(xué)技術(shù)中心二樓的一個(gè)培養(yǎng)室內(nèi)，一位名叫陳美娟的工作人員正在查看罩在塑料膜里的一盆水稻，在她身旁恒溫箱里擺放著一盒盒長(zhǎng)滿真菌的培養(yǎng)皿。這名工作人員正在查看記錄感染稻瘟病水稻的生長(zhǎng)情況。在距實(shí)驗(yàn)樓不遠(yuǎn)的空地上，立著一座座溫室大棚，其中一個(gè)栽培池里所種的水稻卻都長(zhǎng)得不好，除了幾株依然“堅(jiān)挺”的水稻外，其余已經(jīng)被蟲(chóng)子蛀得枯黃。
“這些水稻正在進(jìn)行抗稻飛虱試驗(yàn)。”邱樹(shù)青向記者解釋道，“育種芯片檢測(cè)后，還要進(jìn)行大田模擬，讓定向培育的抗稻飛虱水稻生長(zhǎng)在有大量稻飛虱的環(huán)境中，進(jìn)一步驗(yàn)證水稻的抗蟲(chóng)效果。在抗病鑒定溫室理，工作人員給抗稻瘟病的水稻接種稻瘟病菌，進(jìn)一步驗(yàn)證優(yōu)良植株的抗稻瘟病效果。”雖然育種芯片可以快速篩選優(yōu)良的基因型植株，但實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，只有經(jīng)得起性狀表型考驗(yàn)的植株才是真正有育種價(jià)值的植株。
我國(guó)地域遼闊，物種豐富、生態(tài)環(huán)境多樣，同一個(gè)水稻品種在不同地區(qū)種植所遇到的病蟲(chóng)害不盡相同，而即便是同一種病害，在不同地區(qū)的表現(xiàn)和誘因也有很大差異。“實(shí)驗(yàn)樓二層恒溫箱的每一個(gè)培養(yǎng)皿里，都是不同的稻瘟病生理小種。”邱樹(shù)青告訴記者，“不同地區(qū)的稻瘟病需要不同的基因來(lái)抵抗，此外，我們預(yù)防的病蟲(chóng)害也是在不斷進(jìn)化的，每年種植的作物品種都要夠經(jīng)受新的病蟲(chóng)害考驗(yàn)。”
育種家們一直在利用育種技術(shù)與病蟲(chóng)害進(jìn)行著“賽跑”，這一個(gè)個(gè)脅迫環(huán)境下的栽培池、培養(yǎng)箱成為了新品種與病蟲(chóng)害針?shù)h相對(duì)的戰(zhàn)場(chǎng)，“模擬軍演”在這里打響。
