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种质资源数字化 为生物育种插上翅膀

来源:光明网2021-12-02 10:36

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  打赢种业翻身仗需要坚实的种质资源基础。种质资源是培育新品种的物质基础。

  2021年7月,中央全面深化改革委员会第二十次会议审议通过了《种业振兴行动方案》,强调保障种源自主可控比过去任何时候都更加紧迫;必须把种源安全提升到关系国家安全的战略高度,集中力量破难题、补短板、强优势、控风险,实现种业科技自立自强、种源自主可控。同时,中央部署,通过保护种质资源、加强种业核心关键技术攻关、对优势企业予以重点扶持、发展现代化农作物制种基地、加强知识产权保护等举措打好种业翻身仗,强化粮食安全。

种质资源数字化 为生物育种插上翅膀

  保存在种质资源库的植物种子(图片来自中国科学院昆明植物研究所)

  我国是种质资源大国。据了解,我国农作物良种覆盖率目前超过96%,自主选育品种占95%,做到了中国粮主要用中国种子。但我国还不是种质资源强国。水稻育种专家、中国工程院院士万建民曾在接受媒体采访时表示,虽然总体上我国农业生产用种安全有保障、风险可控,但在一些品种、环节和领域还存在短板和弱项。

  建设先进的数字化种质资源平台是夯实种质资源基础的关键。我国种质资源“家底”亟需摸清。目前,第三次全国农作物种质资源普查与收集行动已全面启动。这次普查,是新中国成立以来规模最大、覆盖范围最广、技术要求最高、参与人员最多的一次普查。农业农村部组织制订并印发了《全国农业种质资源普查工作总体方案》及农作物、畜禽、水产三个分物种的具体实施方案,预期成果概括起来直接体现为“321”,即发布三份报告、保护两类资源、建立一个大数据平台。

  统一、完善的数字化种子基因资源平台是加速新品种培育的核心。作物基因组数据非常庞大,如水稻基因组能达到400 M。传统的新品种培育都是通过杂交把不同品种的优良基因组合在一起,为此,育种家往往需要进行大量组配组合。假设常规育种有20000个组合,在田间通过人工选择的方式则大概需要两三个月的时间才能完成。而有了数字化的基因数据之后,结合超级计算机综合基因型、表型和环境等因素建立模型,并利用人工智能AI技术等可帮助育种家快速找到最佳的组配方式。将作物的基因变成数据存储起来,可以让生物育种更精准、更高效。

种质资源数字化 为生物育种插上翅膀

  基因编辑DMP基因诱导蒺藜苜蓿单倍体为豆科牧草及豆科作物单倍体育种体系建立提供新路径(图片来自中国农业科学院生物技术研究所)

  此外,通过转基因、基因编辑等先进生物技术可快速实现关键基因操作,获得具有优良性状的种子,从而大幅度提升育种效率、节约资源。

  种业之争本质是科技之争。为解决我国优异种质资源储备不足、精准鉴定挖掘不够等短板,缩短与国际先进水平差距,建立完备的数字化种质资源、基因资源平台,利用好人工智能、大数据、基因工程等先进技术,将为生物育种技术插上翅膀,助力良种培育,打赢种业翻身仗。(光明网基因科普团队)

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