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[科技日报]解锁农作物的生命密码

探访中国农作物基因资源与基因改良重大科学工程项目

  位于北京市海淀区中关村南大街12号中国农业科学院院内的作物科学研究所重大科学工程楼,即使是在建成16年后的今天,外表看起来也颇为壮观。

  鲜为人知的是,这里拥有着世界先进、国内领先的作物基因资源与基因改良研究核心设施和技术平台。

  植物育种是一个缓慢的过程。使用传统的育种技术开发新的作物——抗旱、抗病、产量更高、营养更丰富,可能需要10年或更长时间。

  随着更便宜、更强大技术——现代育种方法的出现,快速改良全球作物的机会之门被打开。

  基因支持着生命的基本构造及其具备的功能,记录和储存着生命从物种演化到个体生长发育的遗传变异的全部信息。

  “‘中国农作物基因资源与基因改良重大科学工程项目’是我国农业和生物领域第一个国家重大科学工程,是我国农业科学基础研究与应用基础研究领域能力建设的重大进步和标志性工程。”中国工程院院士、中国农业科学院副院长万建民接受科技日报记者专访时表示。

  “我国是世界上农作物基因资源最丰富的国家之一,保存数量居世界第二位,遗传多样性十分丰富,其中蕴藏着大量的、具有重大应用前景的功能基因。”万建民说。

  由中国农业科学院承建的“中国农作物基因资源与基因改良重大科学工程项目”(以下简称“重大科学工程”)首要任务就是要建设世界一流的、大规模、高效率进行作物基因资源与基因改良研究的现代化设施平台与技术平台。

  “这个平台包括高质量文库构建、分子标记和遗传多样性研究平台,快速、准确、高效进行种质资源基因鉴定平台,基因克隆与功能研究平台,快速、高效的分子育种平台和生物信息平台等。迄今为止,‘重大科学工程’中已有50万元以上应对外开放大型科研仪器51台(套),50万元以下可对外开放的仪器数量140台(套)。比如,中国农业科学院作物科学研究所研发了科研仪器共享平台运行管理系统,包括仪器设备预约、DNA测序管理、科研试剂耗材采购3个子系统。”万建民说。

  利用这些设施与技术平台,“重大科学工程”累计为全国27个省、自治区、直辖市的223家科研院所、大专院校及企业提供技术服务150万份次,累计支撑465个各级各类科技计划(项目/课题)的研究,提供专业技术培训285次累计6200人次。

  “依托‘重大科学工程’,研究人员分离克隆了生育期、育性、株型、适应性、养分高效利用等重要性状基因,明确其功能及表达调控网络,为育种提供了基因和材料。比如,解析了水稻株型调控与抗褐飞虱的分子机制;解析了3000份水稻核心种质资源的基因组变异等。”万建民说。

  在此基础上,研究人员创新农作物种质资源精准鉴定、杂种优势利用、转基因育种、基因编辑等核心技术,获得优质节水小麦、矮败小麦、抗病水稻、杂交玉米、高产大豆、转基因抗虫棉、高产抗虫三系杂交棉、转植酸酶基因玉米、转基因抗虫玉米、耐除草剂大豆等标志性成果。

  这些成果推广使用后,田间表现十分优异。“重大科学工程”主持培育小麦、玉米、大豆、水稻等作物新品种184个,其中国审(认、鉴)品种42个,年推广应用面积2000多万亩。

  “中麦175分别创造北部冬麦区水地及陕西省和甘肃省旱地高产纪录;中麦895曾两次创造陕西省水地高产纪录;中黄13大豆品种已连续9年稳居全国大豆年种植面积之首,累计推广面积1亿多亩……”万建民如数家珍。

  在创造纪录的同时,这些新品种也创造了巨大的社会经济效益。

  中麦175累计推广约4000万亩,社会经济效益35亿元;绿豆新品种中绿3号、中绿4号、中绿5号,据不完全统计,近4年在18个省份累计种植1620.5万亩,增产2.7亿公斤,增收超25亿元……

  万建民表示,“重大科学工程”意义重大,使我国具备了世界水平的大规模、高通量和高效率开展农作物基因资源与基因改良研究的现代化设施,更使我国农作物基因资源与基因改良研究跻身世界前列。



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