科技推广

种子是农业的“芯片”,事关国家粮食安全,对于农业现代化发挥着基础性作用。日前公布的中央一号文件提出,要加快推进种业振兴行动,加快选育推广生产急需的自主优良品种。如何让种业创新跑出“加速度”?在陕西杨凌农业高新技术产业示范区,这里的育种科学家正利用现代化的技术手段,让育种跑出“加速度”。

眼下,正是春耕备种的关键时节,在中国中化先正达集团杨凌技术中心,科研人员正在进行玉米育种工作。

总台记者 侯潇扬:玉米育种的第一道工序,就是筛选出优秀的“爸爸妈妈”,才可以孕育出优秀的下一代。在过去,玉米育种需要在大田里自交7至8代,才可以获得接近纯合的育种材料。这一过程通常耗时四年之久,但是在现在,在我所在的实验室运用双单倍体技术,将寻找玉米“双亲”这一过程压缩在了一年之内。

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专家告诉记者,双单倍体技术是先利用诱导培养等手段产生单倍体植株,再通过染色体组加倍技术,使植物恢复正常染色体数的育种方法,可以大大缩短育种年限。

玉米育种双单倍体技术的应用,使得筛选玉米优秀“双亲”的过程大幅缩短。在杨凌技术中心,双单倍体工厂化生产平台年产数百万株单倍体苗和数十万株双单倍体,批量化创制优良种质,加速了育种流程。

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杨凌技术中心研究员 王建彬:我们实验室的目的就是,让抗病的材料和高产的材料获得百分之百的基因型。百分之百的基因型意义就是,比如说我们育种家手里掌握了高产的材料和抗病的材料,这两个杂交之后,如果这对“双亲”都是百分之百的纯合系,它的后代是既高产又抗病的。

总台记者 侯潇扬:高通量分子检测平台也被称作“基因眼镜”,通过这副“眼镜”,育种家就可以提前精准预测育种材料的性状,划定筛选范围,把育种从过去的“大海捞针”变成今天的“定向撒网”。

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在试验室的高通量分子检测平台,科研人员借助分子标记技术,可快速准确地从数十万乃至数百万材料中筛选出所需基因。在传统模式下,育种工作就像“拆盲盒”,需要不断地筛选、组合,周期漫长,充满偶然性。但通过分子检测等新技术,科研人员就可以精准预测育种材料是否具备想要的性状,育种创新变成了一种相对可控、可预期的过程。

杨凌技术中心研究员 唐鑫锐:完整数据需要一个完整的作物季。现在在我们这边通过分子检测手段,可能一到两周就可以拿到这些对应的数据,提高了效率。

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利用双单倍体创制的育种材料,经过分子检测选择出来的育种“优等生”,还需要进行更严格的测试和筛选。同时科研人员还会再加入一些新的性状特性,让种子更加具有优良特性。而利用温室种植,则可以不受季节的影响和限制,不间断地完成筛选工作。

总台记者 侯潇扬:在我身后有三十多个温室,分别种植着处在不同生长阶段的玉米。这些温室跟大家印象中的可能不太一样,可以看到每个温室都有很多这种紫色的光带。

杨凌技术中心助理研究员 吕艳:因为玉米比较喜好红橙光和蓝紫光,育种家就根据一些现代科技手段,对灯光进行了调节,这样可以加速玉米的生长。这边的玉米,是刚种下一周的。那边大一点的,就是15~20天。这边更高一点的,可能就是授完粉两个多月的时间,所以它们高低不同。在我们这个温室里面,一年可以实现4~5代(玉米)的生长。传统育种只能种1~2代,与传统育种方式相比,我们一年比它翻了2.5倍还多。

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据了解,这里的科研人员在七、八个月就可以创制数十万株育种材料,仅用1至2代即可完成目标品种的性状改良,传统方法难以达成的育种目标,在这里都可以成为现实。

近年来,杨凌示范区有1000多名科教人员从事育种研究工作,集聚种业企业近百家,审定通过1100多个新品种,仅小麦和玉米的系列新品种在河南、安徽、江苏、山东等地累计推广面积超过8.5亿亩、增产430亿斤。育种专家们正通过从种质资源到育种技术的不断迭代创新,让现代育种跑出“加速度”。