生物育種是指利用遺傳學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、現(xiàn)代生物工程技術(shù)等方法原理，通過(guò)轉(zhuǎn)基因、基因編輯、全基因組選擇和合成生物學(xué)等技術(shù)培育生物新品種的過(guò)程。生物育種技術(shù)體現(xiàn)著當(dāng)代生物科學(xué)研究的最新成果及應(yīng)用，是發(fā)展現(xiàn)代種業(yè)、解決糧食安全問(wèn)題的重要工具。

我國(guó)生物育種發(fā)展面臨著怎樣的挑戰(zhàn)？端牢″中國(guó)飯碗″，生物育種技術(shù)將發(fā)揮哪些作用？中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所副研究員柳小慶對(duì)此進(jìn)行解讀。

01

我國(guó)生物育種產(chǎn)業(yè)鏈還需進(jìn)一步升級(jí)

″從技術(shù)層面分析，我們現(xiàn)有的育種技術(shù)，對(duì)某些性狀的培育，比如產(chǎn)量、抗逆性等，已經(jīng)達(dá)到瓶頸，如果不用新技術(shù)參與突破，我們種業(yè)整體競(jìng)爭(zhēng)力的提升就會(huì)比較緩慢。″柳小慶舉例說(shuō)，現(xiàn)在的育種中，抗病蟲(chóng)害和抗耐除草劑這兩個(gè)性狀，如果不使用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，傳統(tǒng)育種是難以獲得的，所以必須要應(yīng)用新技術(shù)去和傳統(tǒng)綜合育種技術(shù)進(jìn)行融合，才能進(jìn)一步提升我們種業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

柳小慶從兩方面分析我國(guó)生物育種產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展情況：第一，從企業(yè)層面來(lái)講，目前我們的種業(yè)企業(yè)總體呈現(xiàn)小而多、研發(fā)能力較不足，面對(duì)國(guó)際大型種業(yè)公司競(jìng)爭(zhēng)力不夠的情況。第二，從科研院校來(lái)講，雖然鑒于我國(guó)體制特點(diǎn)，科研院校的研發(fā)能力很強(qiáng)，傳統(tǒng)育種中很多經(jīng)典品種都是來(lái)自科研院校。但科研院校的不足之處在于相當(dāng)一部分品種培育出來(lái)后，沒(méi)有真正投入規(guī)模種植，因此科研院校的轉(zhuǎn)化能力、轉(zhuǎn)化效率需要進(jìn)一步提高。

02

生物育種融合信息技術(shù)，打造″理想株型″

當(dāng)前，我國(guó)正在進(jìn)行第三次種質(zhì)資源調(diào)查，這與生物育種有怎樣的關(guān)系呢？柳小慶解釋?zhuān)还苁腔蚓庉嬤€是重組，最重要的是對(duì)基因進(jìn)行操作，如果我們連擁有哪些作物優(yōu)質(zhì)基因，或者這些基因的具體功能都調(diào)查不清楚，就是″巧婦難為無(wú)米之炊″，所以種質(zhì)資源調(diào)查，其實(shí)就是給科研工作者提供一個(gè)良好的平臺(tái)支撐。比如某些種子里面有很好的資源，那我們把基因轉(zhuǎn)到現(xiàn)有的主宰品種里面去；或者說(shuō)某個(gè)基因容易感病，我們可在了解后通過(guò)基因編輯技術(shù)把它編輯掉，這樣我們主宰品種的抗病能力就可獲得提升。

世界種業(yè)經(jīng)歷了原始馴化選育、常規(guī)育種、分子育種。近年來(lái)，基因編輯、新一代測(cè)序等新型生物技術(shù)與圖像識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)等信息技術(shù)融合，已推動(dòng)育種技術(shù)進(jìn)入了″生物技術(shù)+信息技術(shù)+人工智能″的育種″4.0時(shí)代″?！迨奈濉逡?guī)劃《綱要》明確提出，推動(dòng)生物技術(shù)和信息技術(shù)融合創(chuàng)新。對(duì)此，柳小慶表示，當(dāng)今生物學(xué)領(lǐng)域誕生出新興的″生物信息學(xué)″，可依靠信息技術(shù)作大數(shù)據(jù)分析，把有用的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取分類(lèi)，為研究提供指導(dǎo)。在獲得海量基因信息后，從中可將優(yōu)質(zhì)基因提取出來(lái)構(gòu)造″理想株型″，為預(yù)測(cè)好的品種提供強(qiáng)大支撐。

03

面對(duì)食品消費(fèi)更高層次的期待，生物育種能做什么？

不久前，國(guó)家發(fā)展和改革委印發(fā)《″十四五″生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》，提出順應(yīng)″解決溫飽″轉(zhuǎn)向″營(yíng)養(yǎng)多元″的新趨勢(shì)，發(fā)展面向農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的生物農(nóng)業(yè)，滿足人民群眾對(duì)食品消費(fèi)更高層次的新期待。對(duì)此，生物育種技術(shù)如何提供支持？

柳小慶介紹，目前我國(guó)試點(diǎn)的轉(zhuǎn)基因大豆和玉米，主要是抗逆和耐除草劑，這兩個(gè)性狀主要是為簡(jiǎn)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、保產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)服務(wù)的。對(duì)于營(yíng)養(yǎng)多元這方面的需求，我個(gè)人理解為生物育種的第二代產(chǎn)品，比如國(guó)內(nèi)有團(tuán)隊(duì)通過(guò)基因編輯技術(shù)去編輯水稻里面的一個(gè)基因，培育出吸收鉻比較低或者不吸收鉻的水稻，對(duì)我們?nèi)梭w健康大有好處。再比如，華南農(nóng)大的劉耀光院士，通過(guò)生物育種技術(shù)讓水稻積累花青素?；ㄇ嗨刈鳛楸＝∑烦：械某煞郑梢詾槲覀兘】堤峁┲?，而花青素水稻通過(guò)吃飯就可完成保健，不再需要額外補(bǔ)充。

″我本人目前在做的研究也是培育富含花青素和蝦青素的玉米，其中蝦青素抗氧化能力更強(qiáng)，對(duì)于玉米的營(yíng)養(yǎng)附加值也會(huì)更高?！辶c說(shuō)，生物育種技術(shù)可以讓作物獲得多個(gè)性狀，也就是說(shuō)我們既可以提升作物抗逆性又能夠賦予它更多的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，既提升農(nóng)產(chǎn)品的″質(zhì)″又提升″量″。