多媒体数字报 社长、总编辑:李鹏飞 晚报热线:96333 我要纠错 注册   登录
长沙晚报网 数字报 版面导航 日 星期 出版 前一天 后一天
返回版面
走进重点实验室

重组基因,“设计”最好的水稻品种

华智作物全基因组育种湖南省重点实验室解密种子的基因,使水稻“优生优育”成为现实

  •   华智作物全基因组育种湖南省重点实验室里,工作人员在近百台高端仪器设备的协作下进行实验。长沙晚报记者 周和平 摄   华智作物全基因组育种湖南省重点实验室里,工作人员在近百台高端仪器设备的协作下进行实验。长沙晚报记者 周和平 摄

      长沙晚报记者 周和平 通讯员 何静

      “杂交水稻之父”袁隆平院士曾有一个“禾下乘凉梦”:“水稻长得比高粱要高,稻穗有扫帚那么长,稻米有花生米那么大,甚至可以坐在下面乘凉。”去年10月,中国科学院亚热带农业生态研究所宣布,经过10多年研究,在长沙成功培育出2米多高的超高产优质巨型稻,经华智作物全基因组育种湖南省重点实验室56k水稻SNP基因芯片指纹图谱检测,确认该“巨型稻”是一种水稻新种质材料,为“禾下乘凉梦”的实现提供了理论依据。

      华智作物全基因组育种湖南省重点实验室做些啥实验?给水稻种业带来了什么样的创新?近日,长沙晚报记者走进位于长沙城东的华智作物全基因组育种湖南省重点实验室,零距离感受一粒稻种“身世”在这里解密以及稻种“加工”的过程。

      实验现场 “中、西医结合”解密种子的基因

      在华智作物全基因组育种湖南省重点实验室主任、博导张健的带领下,记者来到实验室。安静的实验室内,一排排台架上,摆满了各种精密仪器和试剂,有基因芯片扫描仪、测序仪、基因芯片检测平台、自动化工作站等,身着白大褂的工作人员忙碌其间。

      张健是国家“千人计划”专家、湖南省“百人计划”专家,自2014年回国创建国家水稻分子育种大平台以来,组建了一支150余人的种业研发创新团队,正在为中国种业强国梦提供科技新动能。“以前,识别水稻等农作物的种类主要靠眼睛看,靠外表来判定。现在有了实验室近百台高端仪器设备的协作,通过DNA样本提取,便能检测分析出作物种子的全基因组。其中自动化工作站一天可以提取一万个样本,产生40万个基因分型的SNP数据点。”张健介绍,就好像看病一样,传统中医靠的是望闻问切来诊断,西医则是通过各种检查来分析掌握病因。华智作物全基因组育种湖南省重点实验室则是“中、西医结合”,将水稻等作物种子的身世从基因上进行彻底“解密”。

      记者看到,在测序仪前,工作人员将水稻种子提取的样本放入,通过DNA测序,了解水稻全基因组遗传密码的奥秘。经过基因芯片扫描仪等设备的分析,水稻种子的功能基因与相关农艺性状便一目了然。“利用LGC仪器的快速DNA提取,一个孔就是一个DNA,2小时内可提取近800个检测样本。通过全基因组分析,就能知晓哪些基因对应哪些性状,然后像工业产品设计一样,按照想要的某种方式,如好品质、抗病虫害能力强的,通过基因聚合、性状定向改良、全基因组选择等分子育种技术的‘设计’,实现基因的重组,也就能实现水稻等农作物品种的‘优生优育’。”张健说。

      分子育种和转基因技术有什么区别?张健告诉记者,简单来说,转基因技术是通过遗传转化技术将外源基因转入到待改良或目标受体材料中,而全基因组选择或基因聚合等分子育种技术所需要的基因都是水稻基因,只是通过分子技术手段进行检测或者重组,来决定哪些基因是我们需要的、哪些基因是要剔除的。

      创新应用 为水稻新品种“设计”提供N种可能

      农作物的质与量往往不可兼得。对水稻来说,高产的往往有品质差、抗病虫害能力低的问题,性状好的水稻却常常不会太高产。长江中下游稻区就遇到了这个问题——近20年来,长江中下游地区水稻产量进入一个缓慢增长期,主要表现为产量与早熟、品质、抗病虫和抗逆性等其他优良性状之间的矛盾、品种退化等问题。在目前高产栽培条件下,这种矛盾越来越突出。在这种情况下,科学家们一直在思索:能不能找到水稻基因和性状的对应关系,再根据不同需求设计出不同的水稻新品种?

      “现在通过我们这个实验室,就能实现多基因、多性状聚合这一目标!”张健自信地告诉记者,华智作物全基因组育种湖南省重点实验室自2014年组建以来,开发了单粒水稻种子的DNA提取方法,完成了水稻具有代表性的3000个全基因组SNP标记的开发与验证。与中国农科院黎志康团队合作,已成功开发56K高密度水稻全基因组SNP基因芯片,为水稻新品种“设计”提供了N种可能,降低了DNA提取试剂耗材成本50%,已服务70多家国内种企和科研单位。

      张健告诉记者,近两年该实验室已为水稻育种家完成对于最新超级稻亲本的两个性状(稻瘟病、白叶枯病)的改良;基因聚合已经获得了目标基因纯合的株系9个;8个受体一般聚合了抗褐飞虱、抗白叶枯病和抗稻瘟病的3个性状(3-8个纯合基因)。通过基因编辑技术,对于7个性状10个目标基因成功进行了基因编辑,目前正在海南进行加代和表型验证。

      实验室名片

      华智作物全基因组育种湖南省重点实验室:该实验室拥有一支由众多具有丰富跨国种业大公司研发管理经验的专家组成的国际一流种业研发创新团队,聚焦主要农作物的分子育种技术服务,解决种业生产中急需的相关农艺性状的育种材料的创制,提供分子育种设计和规划、基于全基因组SNP标记的育种材料缘关系和聚类分析、分子标记辅助选择、分子标记辅助回交背景选择、全基因组选择的表型预测,基于全基因组SNP标记的品种指纹图谱等多项分子育种技术服务。

      除水稻分子育种技术以外,该实验室还拓展了玉米、小麦的分子育种应用,打造的分子育种、生物信息、品种测试、种子检测、种质创新等研发平台成为种业共享的科技创新平台。

    版权所有,未经授权禁止转载、摘编、复制或建立镜像。如有违反,追究法律责任。