耐除草剂大豆、抗病玉米、早熟超过15天的水稻、花粉自消除基因编辑技术……3月19日,三亚南滨农场,中国农科院作物科学研究所的生物育种实验基地中,一场新技术、新成果的观摩会在田间举行,来自中国农科院的多位育种科学家和来自全国各地的种业企业家们,一同观摩生物育种多种新技术和新成果。

 

“生物育种技术正深刻改变着全球农业的格局,全基因组选择、基因编辑、合成生物、人工智能等技术的融合,引领着新一轮的科技革命,”中国农科院作科所副所长王文生介绍,“中国农科院是农业科研的国家队,我们这一次展示了玉米、水稻、大豆、谷子等作物中,最新的生物育种技术和成果,希望能够推向全国,为全国育种家、种业企业,提供最好的工具和材料,助力中国种业的发展。”


中国农科院作科所副所长王文生。新京报记者 周怀宗 摄

 

小时候不爱吃的小米,变得好吃了

 

“我们小时候不怎么爱吃小米,觉得它不好吃,剌嗓子,”观摩会现场,中国农科院作科所研究员智慧介绍,“这些年来,随着育种技术的发展,我们育成了很多产量高、品质好、口感也好的谷子品种。”

 

记者看到,在试验田边,几株即将成熟的谷子,特意种在盆中集中展示,这些谷子新品种,都是南繁基地生产的,当地三十摄氏度的高温中,谷穗已经变得金黄,智慧介绍,“新品种的培育中,使用了新的生物技术,科研人员鉴定出了谷子中一个影响类胡萝卜素含量的关键基因,培育出了高产优质抗除草剂的新品种。”


3月19日,海南南繁基地,数十种生物育种新成果在这里展示。新京报记者 周怀宗 摄

 

新品种的谷子,几乎完全符合人们千万年中形成的对美食的印象,色泽金黄明亮,颗粒饱满圆润,煮出的粥软糯香甜。

 

新的谷子品种吸引了很多参观者,一位从事种业的企业负责人表示,他没有做过谷子的种子,但也愿意尝试一下。

 

品质,口感,高产是当前育种中重要的方向之一,中国农科院作科所研究员赵志超是水稻育种专家,他说,在南繁基地,他们正在培育新的低GI、低谷蛋白等功能性水稻品种,还有适应气候变化的耐低温水稻,“这些年,极端天气频发,尤其在北方稻区如黑龙江,水稻孕穗扬花的季节,一旦遇到低于二十摄氏度的低温天气,就很可能严重影响产量,我们正在选择开花期耐低温的材料,选育性能优良的后代。而且,在选育抗性材料的时候,品质也是我们特别注重的,因为随着生活水平的提高,人们对于食物品质、口感的需求也越来越高,口感不好的话,很可能得不到人们的认可。”

 

和逆境作斗争,生物育种助力现代农业

 

3月下旬,南繁基地中的大豆已经普遍收获,只有少部分重新种植的品种,仍在地里生长。

 

大豆是我国最大的油料作物和饲料原料,我国的大豆需求常年在1.2亿吨以上,进口量接近亿吨。近年来,我国一直在推动大豆等油料作物产能的提升。尤其是2021年以来,在全国推广玉米大豆带状复合种植模式,提高大豆的自给率。

 

然而,由于缺乏耐除草剂品种,无论是带状复合种植模式,还是轮作模式,都需要投入更大的人力物力进行田间管理。

 

现场展示的大豆品种中黄6106,是利用生物育种技术育成的耐除草剂大豆材料,中国农科院作科所研究员阎哲介绍,在规模化试种中,中黄6106的除草效果可以达到95%左右。可以帮助大豆生产实现现代化、机械化生产。

 

抗性是作物战胜各种不利因素、健康生长的重要基础,对除草剂的抗性,可以方便人们机械化生产。而对严寒、高温病虫害的抗性,则直接关系到产量、品质,甚至直接关系着一个品种是否被人们选择。

 

在当天的展示中,多种抗病、抗逆的品种成为观摩者关注的焦点,中国农科院作科所副研究员纪志远介绍了多种具有高抗病性的水稻新材料,如抗水稻白叶枯病的材料,“我们在野生稻中挖掘到了一个目前最好的抗白叶枯病基因,一个基因就可以有效控制白叶枯病。”他说。

 

在现场,记者还看到了抗稻瘟病、抗二化螟等病虫害的水稻、抗穗腐病玉米等多个品种或育种材料。水稻分子育种徐建龙研究员团队,基于回交高代分子轮回选择育种体系和3000份全球测序资源,开展了抗病、抗虫、抗逆和早熟高产种质创新,初步形成了以春两优系列杂交籼稻和中农粳系列早熟高产粳稻为代表的产品线。

 

授授粉,就把基因编辑的活儿干了

 

和种业发达的国家相比,我国许多领域的育种工作起步较晚,但在生物育种技术方面,我国已经位于世界前列。

 

3月19日的观摩现场,来自中国农科院作科所的专家还介绍了多种新的育种技术,谢传晓研究员介绍了单倍体诱导基因编辑技术及其迭代与升级、基因编辑创制玉米抗穗腐病育种技术、花粉自消除基因编辑技术及矮秆育种应用等。


3月19日,在观摩现场,来自中国农科院作科所的研究员谢传晓,介绍了多种新的育种技术。新京报记者 周怀宗 摄

 

“做生物育种,有大量实验室的工作,在过去,我们时常想,能不能在种地的过程中,就把实验室的工作给做了?过去很多年中,我们为此做了大量的攻关,现在这个目标实现了,在田间授粉,就可以实现基因编辑的效果了。”谢传晓介绍。

 

从传统的杂交育种,到现在的生物育种,育种技术不断更新,也让育种变得更加精准和便捷,据介绍,在大豆育种中,过去育成一个品种,需要五到六年,现在只需要两年到三年。

 

谢传晓团队研发的花粉自消除技术,则解决了育种中花粉传播造成的干扰,“一株玉米开花,会产生很多花粉,这些花粉随风传播,可能对育种造成干扰,甚至干扰其作物的育种。通过我们的技术,花粉成熟后,很快就会自动死亡,这样的话,既不影响自身的授粉,又不会造成花粉污染,影响育种效果。”他说。

 

来自野生稻的优良基因

 

当日的展示中,作物野生近缘种受到了观摩者的格外关注。王文生介绍,位于北京的国家作物种质库中,收藏了53万多份作物种质,其中有28万份已经在野外灭绝,只保存于种质库中,其中有不少都是作物野生近缘种收的种质资源。

 

除了保存种子,在种质圃中活态保存也是作物种质保存的方式之一,中国农科院作科所研究员杨庆文介绍,野生稻中保留了许多优异的基因和性状,对现代育种非常重要,“种质资源是种业的芯片,也是育种基础,没有大量的种质资源,就很难培育出更好的品种。”他说。

 

据了解,我国保存了大约2.5万份的野生稻资源,其中入圃种植的有1.3万份左右,已经鉴定的有4000份左右。海南的气候和环境,非常适合野生稻生长,这里的野生稻种质圃里,来自全国各地的种质资源在这里得以保存和利用。

 

这些鉴定后的野生稻资源,为育种提供了大量的材料,中国农科院作科所研究员郑晓明介绍,比如我们鉴定到了一种抗广谱稻瘟病的资源,对抗稻瘟病育种有非常好的帮助。“稻瘟病是水稻最重要的病害,在育种中,常有一票否决的效果,而一个抗广谱稻瘟病的基因,可以为不同需求的育种提供材料,意义重大。”她说。

 

记者了解到,在三亚,一个规模化保存野生稻种质资源圃正在建设中,杨庆文介绍,建成后的野生稻种质资源圃,将是全球最大的野生稻种质圃,更多的野生稻资源将得到系统的鉴定和利用。

 

新京报记者 周怀宗

编辑 唐峥 校对 卢茜