生物育種是指利用遺傳學(xué)、細胞生物學(xué)、現(xiàn)代生物工程技術(shù)等方法原理，通過轉(zhuǎn)基因、基因編輯、全基因組選擇和合成生物學(xué)等技術(shù)培育生物新品種的過程。生物育種技術(shù)體現(xiàn)著當(dāng)代生物科學(xué)研究的最新成果及應(yīng)用，是發(fā)展現(xiàn)代種業(yè)、解決糧食安全問題的重要工具。

我國生物育種發(fā)展面臨著怎樣的挑戰(zhàn)？端牢″中國飯碗″，生物育種技術(shù)將發(fā)揮哪些作用？中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所副研究員柳小慶對此進行解讀。

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我國生物育種產(chǎn)業(yè)鏈還需進一步升級

″從技術(shù)層面分析，我們現(xiàn)有的育種技術(shù)，對某些性狀的培育，比如產(chǎn)量、抗逆性等，已經(jīng)達到瓶頸，如果不用新技術(shù)參與突破，我們種業(yè)整體競爭力的提升就會比較緩慢。″柳小慶舉例說，現(xiàn)在的育種中，抗病蟲害和抗耐除草劑這兩個性狀，如果不使用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，傳統(tǒng)育種是難以獲得的，所以必須要應(yīng)用新技術(shù)去和傳統(tǒng)綜合育種技術(shù)進行融合，才能進一步提升我們種業(yè)的競爭力。

柳小慶從兩方面分析我國生物育種產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展情況：第一，從企業(yè)層面來講，目前我們的種業(yè)企業(yè)總體呈現(xiàn)小而多、研發(fā)能力較不足，面對國際大型種業(yè)公司競爭力不夠的情況。第二，從科研院校來講，雖然鑒于我國體制特點，科研院校的研發(fā)能力很強，傳統(tǒng)育種中很多經(jīng)典品種都是來自科研院校。但科研院校的不足之處在于相當(dāng)一部分品種培育出來后，沒有真正投入規(guī)模種植，因此科研院校的轉(zhuǎn)化能力、轉(zhuǎn)化效率需要進一步提高。

02

生物育種融合信息技術(shù)，打造″理想株型″

當(dāng)前，我國正在進行第三次種質(zhì)資源調(diào)查，這與生物育種有怎樣的關(guān)系呢？柳小慶解釋，不管是基因編輯還是重組，最重要的是對基因進行操作，如果我們連擁有哪些作物優(yōu)質(zhì)基因，或者這些基因的具體功能都調(diào)查不清楚，就是″巧婦難為無米之炊″，所以種質(zhì)資源調(diào)查，其實就是給科研工作者提供一個良好的平臺支撐。比如某些種子里面有很好的資源，那我們把基因轉(zhuǎn)到現(xiàn)有的主宰品種里面去；或者說某個基因容易感病，我們可在了解后通過基因編輯技術(shù)把它編輯掉，這樣我們主宰品種的抗病能力就可獲得提升。

世界種業(yè)經(jīng)歷了原始馴化選育、常規(guī)育種、分子育種。近年來，基因編輯、新一代測序等新型生物技術(shù)與圖像識別、機器學(xué)習(xí)等信息技術(shù)融合，已推動育種技術(shù)進入了″生物技術(shù)+信息技術(shù)+人工智能″的育種″4.0時代″。″十四五″規(guī)劃《綱要》明確提出，推動生物技術(shù)和信息技術(shù)融合創(chuàng)新。對此，柳小慶表示，當(dāng)今生物學(xué)領(lǐng)域誕生出新興的″生物信息學(xué)″，可依靠信息技術(shù)作大數(shù)據(jù)分析，把有用的數(shù)據(jù)進行提取分類，為研究提供指導(dǎo)。在獲得海量基因信息后，從中可將優(yōu)質(zhì)基因提取出來構(gòu)造″理想株型″，為預(yù)測好的品種提供強大支撐。

03

面對食品消費更高層次的期待，生物育種能做什么？

不久前，國家發(fā)展和改革委印發(fā)《″十四五″生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》，提出順應(yīng)″解決溫飽″轉(zhuǎn)向″營養(yǎng)多元″的新趨勢，發(fā)展面向農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的生物農(nóng)業(yè)，滿足人民群眾對食品消費更高層次的新期待。對此，生物育種技術(shù)如何提供支持？

柳小慶介紹，目前我國試點的轉(zhuǎn)基因大豆和玉米，主要是抗逆和耐除草劑，這兩個性狀主要是為簡化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、保產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)服務(wù)的。對于營養(yǎng)多元這方面的需求，我個人理解為生物育種的第二代產(chǎn)品，比如國內(nèi)有團隊通過基因編輯技術(shù)去編輯水稻里面的一個基因，培育出吸收鉻比較低或者不吸收鉻的水稻，對我們?nèi)梭w健康大有好處。再比如，華南農(nóng)大的劉耀光院士，通過生物育種技術(shù)讓水稻積累花青素。花青素作為保健品常含有的成分，可以為我們健康提供助益，而花青素水稻通過吃飯就可完成保健，不再需要額外補充。

″我本人目前在做的研究也是培育富含花青素和蝦青素的玉米，其中蝦青素抗氧化能力更強，對于玉米的營養(yǎng)附加值也會更高。″柳小慶說，生物育種技術(shù)可以讓作物獲得多個性狀，也就是說我們既可以提升作物抗逆性又能夠賦予它更多的營養(yǎng)價值，既提升農(nóng)產(chǎn)品的″質(zhì)″又提升″量″。