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2022“中央一號(hào)文件”提出,大力推進(jìn)種源等農(nóng)業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)；全面實(shí)施種業(yè)振興行動(dòng)方案；啟動(dòng)農(nóng)業(yè)生物育種重大項(xiàng)目。十四五”規(guī)劃《綱要》明確提到,推動(dòng)生物技術(shù)和信息技術(shù)融合創(chuàng)新,加快發(fā)展生物醫(yī)藥、生物育種、生物材料、生物能源等產(chǎn)業(yè),做大做強(qiáng)生物經(jīng)濟(jì)。從中不難看出,我國(guó)對(duì)生物育種技術(shù)的關(guān)切。

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。

1、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)參與突破得話(huà),我們種業(yè)整體競(jìng)爭(zhēng)力的提升就會(huì)比較緩慢?！绷c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)一步提升我們的種業(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。

2、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,不管是基因編輯還是重組,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”。十四五”規(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)做大數(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。

3、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(mǎn)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?可以為我們健康提供助益,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?！绷c必須說(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”。