果然有種 | 從“開盲盒”到精準育種 海南這樣破譯水稻種植“密碼”

  編者按:

  糧食安全是“國之大者”。2022年4月10日,習近平總書記在海南省三亞市崖州灣種子實驗室考察調(diào)研時強調(diào),種子是我國糧食安全的關鍵。經(jīng)過60多年的發(fā)展,南繁,筑牢“中國飯碗”最堅實底座,已成為中國農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新和新品種選育的“孵化器”和“加速器”。為貫徹落實習近平總書記考察海南的重要講話精神,海南省融媒體中心(新海南客戶端、南海網(wǎng)、南國都市報)傾力打造海南第一檔聚焦種業(yè)領域的融媒體特色專欄“果然有種”,積極探索媒體+種業(yè)品牌服務,講好種子+果子的故事,展現(xiàn)海南種業(yè)、中國種業(yè)的新作為、新突破、新成果。海南省融媒體中心陸續(xù)推出系列報道,敬請關注。

  新海南客戶端、南海網(wǎng)記者 利聲富

  微風下,160份水稻遺傳智能育種技術新品種的金黃稻浪隨風搖擺,以目前市場主流骨干親本作為底盤選育而成的400份新育成的智能不育系,沉甸甸的稻穗掛滿稻稈……日前,在湖南省長沙市望城區(qū)一育種基地,海南波蓮科技有限公司舉辦的遺傳智能化育制種技術體系雜交水稻新成果觀摩會現(xiàn)場,集中展示應用遺傳智能化育制種技術體系選育的部分水稻智能不育系及其新組合吸引了來自國內(nèi)育種專家、客商的目光。

  海南波蓮科技有限公司育種基地里,水稻遺傳智能育種技術繁育的水稻。記者 利聲富 攝

  在開展水稻遺傳智能化育種研究與實踐,海南波蓮科技有限公司(以下稱海南波蓮科技)的育種專家經(jīng)多年研究,終于破譯精準育種“密碼”,取得遺傳智能化育制種技術體系基礎及應用研究的重要突破。

  水稻遺傳智能育種技術,克服了目前我國水稻育制種技術缺陷,育種效率較傳統(tǒng)育種技術提高近20倍,南繁育種從“開盲盒”到精準育種,促進我國種業(yè)核心技術的升級換代。

  波蓮科技智能不育系首次亮相受青睞

  “經(jīng)田間現(xiàn)場技術鑒定以及現(xiàn)場考察等,這些智能不育系可滿足客戶對高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗性等多種重要農(nóng)藝性狀的需求,以及不同生態(tài)區(qū)的配組需求。”9月上旬,在湖南長沙望城育種基地,育種專家的話語剛落下,現(xiàn)場便響起一片掌聲。聽罷,海南波蓮科技有限公司總經(jīng)理曾翔心里暖乎乎的。

  此次遺傳智能化育制種技術體系雜交水稻新成果觀摩會,海南波蓮科技集中展示遺傳智能化育制種技術體系選育的部分智能不育系及其新組合,以具有高產(chǎn)抗倒、適應性廣、米質(zhì)優(yōu)等特征受到育種專家、客商的認可。

  “此次展示,我們帶來400份新育成的智能不育系。其中120份已穩(wěn)定品系可用于規(guī)?;a(chǎn),280份基本穩(wěn)定品系可用于測配。”曾翔介紹,這些不育系以目前市場主流骨干親本作為底盤選育而成,可滿足客戶對高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗性等多種重要農(nóng)藝性狀的需求,以及不同生態(tài)區(qū)的配組需求。同時,展示的智能不育系具有沒有恢保關系限制,配組自由;不育系敗育徹底,且不育性穩(wěn)定,不受外界光照、溫度等環(huán)境因素影響;不育系選育周期縮短至3年以內(nèi),雜交5代即可進行早代測試等優(yōu)勢。

  集中展示的160份遺傳智能化育制種技術體系新品種由聚合抗病、抗蟲、抗倒伏、香味等優(yōu)良基因的不育系與恢復系組配而來。經(jīng)過多年多點試驗篩選與測試,涵蓋了高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗、廣適等特點。

  觀摩現(xiàn)場,海南波蓮科技相關負責人介紹,他們推出的智能不育系對外廣泛開放配組,同時授權客戶進行市場化開發(fā)。同時,也可以根據(jù)客戶的需求,提供智能不育系合作選育服務,共同選育出優(yōu)異的智能不育系及新組合。

  多年研究突破水稻遺傳智能育種技術

  水稻,是世界上最重要的糧食作物之一,育種技術的不斷突破,有效保證了糧食安全。但傳統(tǒng)育種周期長、效率低、不確定性大等短板成為水稻種植高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的痛點。

  怎么樣讓水稻更高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)?什么樣的基因能夠讓水稻更能抗病、抗蟲?

  海南波蓮科技有限公司育種基地里,水稻遺傳智能育種技術繁育的水稻。記者 利聲富 攝

  海南波蓮科技的育種專家吳永忠博士及其團隊開始破譯精準育種“密碼”。經(jīng)他們年復一年的努力,一個個水稻遺傳密碼實現(xiàn)破譯。2017年,海南波蓮科技取得水稻遺傳智能育種技術基礎及應用研究的重要突破。

  吳永忠博士及其團隊在其他技術基礎上,重新設計更新的遺傳智能化育制種技術體系,是生物技術與傳統(tǒng)雜交技術的有機結合。能最大限度利用種質(zhì)資源進行品種選育,且不受光溫環(huán)境影響實現(xiàn)雜交種的高純度穩(wěn)定繁制。

  無論是“三系法”(不育系、保持系、恢復系)還是“兩系法”(不育系、恢復系),其缺點明顯。種質(zhì)資源利用率低、細胞質(zhì)單一化風險、育種周期長且效率低、育性不完全穩(wěn)定、新體系建立難度大是“三系法”的缺點。“兩系法”技術相對于“三系法”有一些優(yōu)勢,但也有一定缺點,制種風險高、雜交種受光溫影響、生產(chǎn)受限制、育種難度大、品種保護難等缺點限制了兩系雜交稻的進一步推廣。

  海南波蓮科技針對水稻育種特點,將普通核不育雜交制種技術移植到水稻時進行一系列優(yōu)化,并將其稱為遺傳智能化育制種技術。其擴繁不育系的原理和方式與三系和兩系均不同。這一技術在水稻中的應用,結合智能化、自動化技術應用,解除了“三系法”和“兩系法”的技術缺陷。

  海南波蓮科技有限公司育種基地里,水稻遺傳智能育種技術繁育的水稻。記者 利聲富 攝

  “水稻遺傳智能化育種技術是新一代育種技術,克服了目前水稻育種中‘三系’、‘兩系’育種的缺點,可以先選組合再選不育系,育種效率較傳統(tǒng)育種技術大大提高。”曾翔介紹,遺傳智能化育種技術是一種新型的雜交種子育制種技術,該技術可成功利用隱性核雄性不育系。其核心思路是利用現(xiàn)代生物技術,將農(nóng)作物花粉育性恢復基因、花粉敗育基因、篩選標記基因等按特定順序和方向緊密連鎖地構建在遺傳智能化育制種技術體系載體上,通過高通量基因轉化技術導入到隱性核雄性不育系中,獲得大量轉化事件。

  育種效率比傳統(tǒng)育種技術提高近20倍

  種子是農(nóng)業(yè)“芯片”,是糧食安全的基石?,F(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展,對種業(yè)提出更快、更新、更多元的需求。

  “未來育種向智能化方向迭代發(fā)展。”中國工程院院士、國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系種業(yè)共性技術創(chuàng)新團隊首席科學家、中國作物學會理事長萬建民說。

  海南波蓮科技研發(fā)的水稻遺傳智能化育種技術,掀開海南本土種業(yè)企業(yè)“智能化育種4.0時代”序幕。

  海南波蓮科技有限公司育種基地里,水稻遺傳智能育種技術繁育的水稻。記者 利聲富 攝

  “遺傳智能化育制種技術除了優(yōu)化一些元件外,還引入了不育系和智能系的保純元件,使這一技術的應用更安全、高效、靈活。”曾翔介紹。遺傳智能化育制種技術不僅降低了雜交水稻的生產(chǎn)成本,還可優(yōu)化育種流程,提高雜交水稻育種效率。

  在2022年中國種業(yè)大會暨南繁硅谷論壇上,海南波蓮科技向與會專家、客商全面展示了公司核心技術——遺傳智能化育制種技術的技術原理和研發(fā)進展。讓大家直觀地了解遺傳智能化育制種技術的先進性和亮點,得到眾多專家和種業(yè)同仁的關注。

  遺傳智能化育制種技術的育種效率比傳統(tǒng)育種快多少?

  常規(guī)育種,要驗證一份材料好不好,要種到地里,全程監(jiān)測其表現(xiàn),再從中選優(yōu)汰劣,要經(jīng)過多代多點栽培幾萬個單株的“海選”。

  遺傳智能化育制種技術則把“海選”提前到“賽前”。

  就是秧苗下地前,通過智能化技術,提前淘汰一部分“選手”,從而大大減少后期田間鑒定和篩選范圍,極大提高篩選效率,加速育種進程。“智能制種水稻可根據(jù)不同人群的需要進行育種培育,還能選育生產(chǎn)出不同顏色、不同香味的大米。”曾翔說。

  “海南波蓮科技的水稻遺傳智能育種技術不僅克服了目前我國水稻育制種技術缺陷,其育種效率較傳統(tǒng)育種技術提高近20倍,將促進我國種業(yè)核心技術的升級換代。”海南省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳相關負責人介紹。

  海南波蓮科技有限公司育種基地里,水稻遺傳智能育種技術繁育的水稻。記者 利聲富 攝

  南繁育種從“開盲盒”到精準育種

  破譯水稻遺傳智能育種技術密碼后,海南波蓮科技立即著手將其應用到育種實踐,開展精準育種中。

  遺傳智能育種技術體系不育系和雜交種是非轉基因產(chǎn)品,可在種子階段高效分選智能系和不育系,通過智能系與不育系異交,可生產(chǎn)100%不育系。而且,不育系提純手段更多,操作更靈活,更安全。

  海南波蓮科技擁有具有自主知識產(chǎn)權的遺傳智能化育制種技術體系,在海南多個水稻育種實驗基地,可通過資源共享和優(yōu)勢互補,加速育制種進程,降低科研成本。

  遺傳智能化育制種技術體系是當前世界范圍內(nèi)最為先進的新一代育種技術之一,被譽為“可望給主要農(nóng)作物雜種優(yōu)勢利用帶來革命性的重大技術進步”。其不僅可應用于水稻、玉米、高粱等主要糧食作物和油菜、棉花、木薯等經(jīng)濟作物,而且還可拓展至花卉、草藥、功能性農(nóng)產(chǎn)品和生物醫(yī)藥等領域,應用前景非常廣闊。

  目前,海南波蓮科技主攻并已基本完成遺傳智能化育制種技術在雜交水稻方面的應用體系(即第四代雜交水稻育制種技術),并對現(xiàn)有技術進行升級儲備,同時在玉米、高粱、觀賞花卉、中草藥等領域的拓展已進入不同研發(fā)階段,市場應用前景非常廣闊。

  “遺傳智能化技術讓水稻育種從‘開盲盒’走向精準育種。”海南波蓮科技有限公司董事長黃培勁說。遺傳智能化技術體系具有種質(zhì)資源利用率高、育種流程簡單高效、雜交制種風險低、不育系生產(chǎn)成本低、細胞質(zhì)感病風險低、雜交組合產(chǎn)量提升等特點。

  目前,海南波蓮科技已與國內(nèi)幾十家科研院校及種業(yè)企業(yè)簽訂了遺傳智能化育制種技術體系相關技術服務合作合同及戰(zhàn)略合作協(xié)議,共同選育遺傳智能化育制種技術體系新品種。

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責任編輯:陳仕超
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