与时间赛跑 种业科学家为“春天育种”

2024-02-03 08:18:42 来源:上海证券报 作者:刘立

 

视频:安然、刘立 制片:杨升

工作人员正在操作高通量基因分型平台进行分子检测工作

  从西安出发,向西驱车一个多小时,就可到达地处关中平原腹地的杨凌农业高新技术产业示范区。

  寒冷的冬日里,走进中国中化旗下先正达集团中国杨凌技术中心(下称“杨凌中心”)的自动化温室,一股暖意扑面而来。在粉红色的灯光笼罩下,先正达集团中国玉米性状开发团队助理总监梅文倩和团队正在对一组幼苗期的玉米进行取样。

  “这是LED无极调光温室,属于国内首创,可根据玉米生长需求和外界光变化,实现光强度的动态调节。在它们的助力下,这里和三亚南繁基地的温度差不多。”梅文倩说,“当然,为了保证玉米性状一年4到5代的整合改良,大家都是连轴转,即使在春节假期也没有办法调休。”

  在杨凌中心,七八个月就能创制数十万株育种材料、仅用1到2代即可完成目标品种的性状改良、2到3年便可推出具有优良特性的新品种……一粒优质种子的培育,需要科技的力量,也需要科研人员辛勤的付出。采访中,多位科研人员对上海证券报记者表示,种业科学家的工作就是与时间赛跑,这样才能让种业创新跑出“加速度”。

工人正在进行胚拯救,为双单倍体生产进行前期工作

  与时间赛跑

  换上蓝色大褂,戴上头套、鞋套和口罩,记者走进杨凌中心双单倍体工厂化生产平台。

  此时,一名科研人员正在对一板板玉米样品进行DNA提取,开展分子检测。“育种的第一道工序是筛选优秀的‘爸爸妈妈’,然后才能生出优秀的下一代,双单倍体技术就是用来生产优秀的‘双亲’。”杨凌中心双单倍体生产负责人张亚说。

  如果说双单倍体技术是为后续杂交育种生产出合格的“双亲”,那么要让其后代具备更加优异的性状,还需要抗病虫害、耐除草剂等优异性状导入。

  性状是指在一定条件下,生物体所表现出的形态特征或生理特征的总和。一个优秀的品种核心就是将抗病、抗虫、耐除草剂等性状快速转育到目标材料上。

  为什么说种业科学家是在与时间赛跑?杨凌中心分子检测中心科学家唐鑫锐介绍,植物生长不可“拔苗助长”,有其固定生长周期,因此需要进行多代转育和大量作业,传统方法耗时费力,需要科学家优化技术以提升效率。

  过去,进行玉米育种要在田间不断自交,才能获得接近纯合的育种材料,耗时达4年之久。而采用双单倍体技术,不仅时间压缩到1年,而且基因纯合度可以达到百分之百。杨凌中心拥有国内最大的双单倍体工厂化生产平台,年产百万株单倍体苗和数十万株以上双单倍体,批量化创制优良种质,极大加速了育种流程。

  据悉,杨凌中心还打造了国内转育通量最大、速度最快的生物育种性状快速整合平台,每年可实现4到5代的“迭代”能力,远高于每年2到3代的行业平均水平。其单倍体耦合基因编辑技术,仅用1到2代便可完成目标品种的性状改良。

  杨凌中心成立于2019年,是先正达集团中国投资约3.45亿元建设的种质创新和新品种一体化研发平台。它也是国内为数不多具备工厂化、集成化智能育种能力的平台。2022年至2023年,由杨凌中心参与选育并通过国审的玉米新品种表现突出,产量均较当前对照品种增产超过5%,每亩增产30公斤以上。

  先正达集团中国种业战略与政府事务总监张晓强表示,先正达集团中国以优质品种产出为核心,以科研为驱动力,正加速种业科研能力建设、平台打造和成果转化效率。

  据悉,2023年,先正达集团中国共有121个品种通过国家审定,玉米、水稻过审数量均居行业领先地位,其中玉米新品种44个。

工作人员对回交转育的玉米材料进行人工授粉套袋

  为“春天育种”

  虽然科技可以让育种提速,但是科研人员的工作量和工作时间也增加了。

  “我们正在‘为春天育种’。”杨凌中心性状整合中心负责人杨炳鹏这样描述科研人员现阶段的工作,“加班加点是常态,我们希望在播种季前把更多优良的种子带到下游。”

  “你有没有发现,我们的节假日是根据农业生产的节奏安排的?例如‘五一’是播种时节,中秋时我们要考察数据,国庆正逢秋收。春节在我们眼中不仅是传统节日,更是为春天准备种子的关键时期。” 杨炳鹏补充道。

  2024年春节,杨炳鹏再次选择坚守在育种一线。

  “我是中国农业大学毕业的,因工作需要定居杨凌,父母还在甘肃,妻子老家在江西。春节不能回家陪父母是常态。”杨炳鹏告诉记者,很多做种业研究的科学家,如果不是在温室工作,冬天就要去海南做科研,而且一待就是四个月。农业生产具有季节性,科研人员要为春节之后的种植季准备足够的材料,从温室到海南,再到温室……

  记者从杨凌中心了解到,为让值守在一线的人员感受到节日的温暖,春节假期,公司会在办公现场布置一些新春装饰,组织大家包饺子。带班领导在节日期间还会到现场慰问,为坚守在一线的干部员工送上春节祝福。

  不仅是杨凌中心,近期记者从多家种业公司获悉,从研发、繁育到销售,为助力粮食增产,新春不打烊的种业人正在为2024年的春耕备播做准备。

  每年一季度也是水稻种子的销售旺季。“公司仓储部正在密集进行水稻成品打包、发货。”荃银高科一位负责人告诉记者,“春节假期也是海南南繁基地新品种试制和移栽的高峰期。公司在南繁的科研人员正在田间忙碌着,进行不育系繁殖、加代隔离育性观察、生育期记载分子检测叶片采集等工作。在合肥的分子育种中心,我们的科研人员正在对合肥正季收获的稻谷进行稻米品质鉴定筛选,对南繁的水稻样品进行分子标记检测,筛选抗病、抗虫、优质等基因。”