“国无农不稳，农以种为先”，农业在我国国民经济中占有不容忽视的重要地位。生物育种技术是解决种业“卡脖子”问题的核心，也是保障我国粮食安全的基石。2024年中央一号文件强调要“加大种源关键核心技术攻关”“推动生物育种产业化扩面提速”。

　　生物育种就是利用遗传学、细胞生物学、基因工程、细胞工程和胚胎工程等现代生物工程技术，培育、推广优良动植物新品种的过程。这项技术充分利用生物基因的多样性，对种质资源进行利用，以提高农作物的产量、品质、抗逆性等性状，从源头上保障粮食安全。

　　从自然选择到精准设计

　　回顾农业的漫长发展史，从远古时期开始，人类就通过自然选择和人工选育的方式，不断改良作物品种，以适应环境变化和提高生产效率。然而，传统育种方法耗时长、效率低，且难以突破物种间的遗传壁垒。

　　直到19世纪，遗传学规律被发现，人类进入遗传育种时代。通过将优良性状聚集到单一品种中，可以使其既抗逆又高产又优质，获得具有“复合能力”的农作物。

　　随着生物技术的发展，特别是基因编辑、分子标记辅助选择、转基因等技术的成熟应用，生物育种迈入了精准设计的新纪元——分子育种时代，可以用更前沿的农业技术培育出具有特定抗性的新品种。

图片为AI生成

　　目前，分子育种即将进入“生物技术+信息技术+人工智能”的育种4.0时代，即智能育种时代，逐步实现育种的“智能”变革。

　　为丰收注入“基因魔法”

　　农业生物技术研究工作，首先是研究作物的机理和表型特征，核心就是用数据呈现性状与基因之间的关系，并找到两者之间的关联。第二步是将基因分离出来并进行改造，利用生物技术对基因的表达进行消减或者增强，以观察表型的变化，从而决定基因的功能。最后通过与原始品种的对照，呈现基因改造对作物整体性的影响。

　　以水稻为例，它作为我国最重要的粮食作物，产量长期受到害虫影响，鳞翅目害虫就是对其产量的最大威胁之一。因未发现针对二化螟、三化螟、稻纵卷叶螟等鳞翅目害虫具有抗性的种质资源，传统育种及分子标记辅助选择技术难以培育出有效的抗虫水稻新品种。因此，利用生物育种技术将外源抗虫基因导入水稻中，是培育抗鳞翅目害虫水稻新品种的可行之路。

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　　科学家们探索出选择标记、细胞内定位、高效稳定表达、多抗虫机制等一系列技术，成功培育了一批无选择标记的转基因抗虫水稻株系和组合，不仅展现出对二化螟、三化螟、稻纵卷叶螟等鳞翅目害虫的高抗性，还对夜蛾科害虫大螟也表现出高防御能力。在不施农药的情况下，这些新品种产量普遍高于使用农药的对照组，增产幅度最高可达8.6%。

　　在保障产量的同时，科研人员还致力于提升农产品的品质。例如，通过增加粮食作物中维生素、矿物质和氨基酸等特定营养物质，以及提高抗性淀粉和膳食纤维的含量，转基因作物能够从能量来源转变成真正的营养食品。

　　通过生物技术研发的新品种，不仅有效降低农业的生产成本，也有利于农业可持续发展。比如在玉米中引入杆状芽孢杆菌基因（Bt基因），可以显著增强作物对害虫的抵抗力，减少了农药的使用量，降低了生产成本和对环境的污染。

　　现代生物育种技术让水稻、大豆、玉米等粮食作物的产量和品质跃上新的台阶。对于中国这样一个人口众多的传统农业大国而言，这场由生物育种技术引领的农业革命，将有效保障粮食安全，助力端牢中国饭碗。（光明基因科普团队）