2022“中央一號文件”提出,大力推進種源等農業關鍵核心技術攻關；全面實施種業振興行動方案；啟動農業生物育種重大項目。十四五”規劃《綱要》明確提到,推動生物技術和信息技術融合創新,加快發展生物醫藥、生物育種、生物材料、生物能源等產業,做大做強生物經濟。從中不難看出,我國對生物育種技術的關切。

生物育種,是指利用遺傳學、細胞生物學、現代生物工程技術等方法原理,通過轉基因、基因編輯、全基因組選擇和合成生物學等技術培育生物新品種的過程。生物育種技術體現著當代生物科學研究的最新成果及應用,是發展現代種業、解決糧食安全問題的重要工具。

我國生物育種發展面臨著怎樣的挑戰？端牢“中國飯碗”,生物育種技術將發揮哪些作用？中國農業科學院生物技術研究所副研究員柳小慶對此進行解讀。

1、我國生物育種產業鏈還需進一步升級

“從技術層面分析,我們現有的育種技術,對某些性狀的培育,比如產量、抗逆性等,已經達到瓶頸,如果不用新技術參與突破得話,我們種業整體競爭力的提升就會比較緩慢。”柳小慶舉例說,現在的育種中,抗病蟲害和抗耐除草劑這兩個性狀,如果不使用轉基因技術,傳統育種是難以獲得的,所以必須要應用新技術去和傳統綜合育種技術進行融合,才能進一步提升我們的種業的競爭力。

柳小慶從兩方面分析我國生物育種產業鏈的發展情況：第一從企業層面來講,目前我們的種業企業總體呈現小而多、研發能力較不足,面對國際大型種業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,科研院校的研發能力很強,傳統育種中很多經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一部分品種培育出來后,沒有真正投入規模種植,因此科研院校的轉化能力、轉化效率需要進一步提高。

2、生物育種融合信息技術,打造“理想株型”

當前,我國正在進行第三次種質資源調查,這與生物育種有怎樣的關系呢？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質基因,或者這些基因的具體功能都調查不清楚,就是“巧婦難為無米之炊”,所以種質資源調查,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,那我們把基因轉到現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。

世界種業經歷了原始馴化選育、常規育種、分子育種。近年來,基因編輯、新一代測序等新型生物技術與圖像識別、機器學習等信息技術融合,已推動育種技術進入了“生物技術+信息技術+人工智能”的育種“4.0時代”。十四五”規劃《綱要》明確提出,推動生物技術和信息技術融合創新。對此柳小慶表示,當今生物學領域誕生出新興的“生物信息學”,可依靠信息技術做大數據分析,把有用的數據進行提取分類,為研究提供指導。在獲得海量基因信息后,從中可將優質基因提取出來構造“理想株型”,為預測好的品種提供強大支撐。

3、面對食品消費更高層次的期待,生物育種能做什么？

不久前,國家發展改革委印發《“十四五”生物經濟發展規劃》,提出：順應“解決溫飽”轉向“營養多元”的新趨勢,發展面向農業現代化的生物農業,滿足人民群眾對食品消費更高層次的新期待。對此,生物育種技術如何提供支持？

柳小慶介紹,目前我國試點的轉基因大豆和玉米,主要是抗逆和耐除草劑,這兩個性狀主要是為簡化農業生產、保產穩產服務的。對于營養多元這方面的需求,我個人理解為生物育種的第二代產品,比如國內有團隊通過基因編輯技術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,對我們人體健康大有好處。再比如華南農大的劉耀光院士,通過生物育種技術讓水稻積累花青素。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,對于玉米的營養附加值也會更高。”柳小慶必須說,生物育種技術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價值,既提升農產品的“質”又提升“量”。