“我國擁有的8700多家種子企業(yè),，但其中95%以上仍停留在傳統(tǒng)育種水平,，種業(yè)生物技術(shù)水平與美國這樣的發(fā)達(dá)國家相去甚遠(yuǎn)。”今天上午,，來自美國密西西比州立大學(xué)植物遺傳學(xué)的湯斌博士作客江蘇省科技工作者活動(dòng)中心,，與省科協(xié)專家和部分企業(yè)家分享在我國以分子生物技術(shù)幫助種業(yè)實(shí)現(xiàn)突破性發(fā)展的觀點(diǎn)。
在湯斌看來,，在我國發(fā)展分子生物技術(shù)幫助種業(yè)實(shí)現(xiàn)突破性發(fā)展,，繼而實(shí)現(xiàn)種業(yè)生物技術(shù)轉(zhuǎn)型升級(jí)已經(jīng)刻不容緩。他認(rèn)為,，使用生物技術(shù)育種不僅能夠提高單位面積產(chǎn)量,，還能有效地縮短育種周期、防治害蟲、病害及雜草等,，不需要使用那么多的農(nóng)藥和肥料,。這對(duì)于人類社會(huì)，尤其中國這樣的人口大國來說,，意義重大。
“‘如果你控制了糧食,，你就控制了所有的人類’,，美國前國務(wù)卿基辛格的這段言論道出了糧食的重要性。而作為糧食根本的種子,，可以說控制種子，就掌握了農(nóng)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的主動(dòng)權(quán),。”湯斌說,。
隨著人口與日劇增,，傳統(tǒng)育種已無法滿足糧食巨幅增產(chǎn)的需求,；大量使用化學(xué)農(nóng)藥和化學(xué)肥料，已經(jīng)造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染,、土地板結(jié),；作物上農(nóng)藥的殘留，更是直接危害到人類健康,。巨大的種子需求量又使得我國種子市場(chǎng)日趨成為國際種業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)，跨國種業(yè)集團(tuán)正不斷向中國滲透,，中國種業(yè)其實(shí)正面臨危機(jī),。
分子生物技術(shù)育種 優(yōu)勢(shì)顯著
據(jù)湯斌介紹,，過去人們依靠傳統(tǒng)育種方法獲取作物新品種，其根據(jù)選擇的特性確定植物親本,，然后通過雜交,、回交或者直系篩選程序來完成,。傳統(tǒng)育種方法存在著極大的盲目性、經(jīng)驗(yàn)性,、不確定因素和長(zhǎng)周期的問題,。
目前,，世界遺傳育種研究已從傳統(tǒng)的常規(guī)育種技術(shù)進(jìn)入依靠生物技術(shù)育種階段,。科學(xué)家已從單個(gè)基因的測(cè)序轉(zhuǎn)為有計(jì)劃,、大規(guī)模地檢測(cè)水稻等重要生物體的基因圖譜,，全世界已有6000多項(xiàng)農(nóng)作物方面的生物技術(shù)研究成果進(jìn)入田間試驗(yàn),。所有這些都表明,，未來世界種子產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)主要是生物技術(shù)，尤其是DNA(脫氧核糖核酸)標(biāo)記輔助育種和基因工程,。生物技術(shù)向人類展示了種業(yè)的巨大發(fā)展?jié)摿?，?chuàng)造著農(nóng)業(yè)革命的未來,。許多發(fā)達(dá)國家已明確提出了“向生物技術(shù)要產(chǎn)量”的口號(hào)。
植物的分子遺傳育種可謂系統(tǒng)的分子生物學(xué)工程,，它是植物細(xì)胞學(xué),、植物生理學(xué),、傳統(tǒng)分子生物學(xué),、生物統(tǒng)計(jì)學(xué)以及傳統(tǒng)遺傳育種的綜合體，是高通量分子遺傳育種和傳統(tǒng)遺傳育種相結(jié)合的系統(tǒng)工程,。分子育種簡(jiǎn)單地說就是在作物育種領(lǐng)域應(yīng)用分子生物學(xué)技術(shù),，其可概括為數(shù)量性狀位點(diǎn)圖譜(QTLmapping)或基因測(cè)序發(fā)現(xiàn)特殊基因位點(diǎn)(gene discovery)、分子標(biāo)記輔助育種(marker-assisted selection),、基因組篩選(genomic selection)以及基因工程(genetic engineering)幾個(gè)部分,。
要實(shí)現(xiàn)作物分子遺傳育種的目標(biāo)，首要任務(wù)是了解選擇群體細(xì)胞的生理生化特性以及與之相對(duì)應(yīng)的表型現(xiàn)象,，也就是要確定植物群體實(shí)際基因或基因片段的表達(dá)與表型現(xiàn)象的內(nèi)在關(guān)聯(lián)程度。而這種關(guān)系的確立過程即是獲得基因表達(dá)的數(shù)量性狀位點(diǎn)圖譜或相關(guān)圖譜的過程,。為獲得數(shù)量性狀位點(diǎn)圖譜,，需要經(jīng)過選擇那些遺傳上有著明顯分離的作物親本品系、獲取能夠區(qū)別不同品系的基因標(biāo)記,、借助先進(jìn)的第二代測(cè)序技術(shù)進(jìn)行DNA測(cè)序和利用統(tǒng)計(jì)技術(shù)確定可用來預(yù)測(cè)作物特性表現(xiàn)型的DNA標(biāo)記。
確定預(yù)測(cè)作物特性表現(xiàn)型的DNA標(biāo)記后,，人們便可用此DNA標(biāo)記進(jìn)行相關(guān)特性的育種選擇,，即作物育種的標(biāo)記輔助選育。這種選育過程相對(duì)于傳統(tǒng)的表現(xiàn)型篩選要簡(jiǎn)單，它可以為我們節(jié)約大量的時(shí)間,、精力和資源,。這種選育過程的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在人們能在苗期進(jìn)行選擇以及可以進(jìn)行單株選擇
分子水平植物遺傳育種的實(shí)施可幫助人們?cè)谧疃痰臅r(shí)間里實(shí)現(xiàn)下列目標(biāo)：1.大大縮短半野生群體轉(zhuǎn)化為商業(yè)用新作物品種的時(shí)間和空間；2.讓現(xiàn)存的作物品種盡快適應(yīng)新的環(huán)境壓力,，如抗病蟲害,，以及滿足人們對(duì)其營養(yǎng)成分和形態(tài)學(xué)的需求；3.迅速地讓那些來自相同種類的野生家系的,、有價(jià)值的特性載入到現(xiàn)存作物中去,；4.容許植物育種家直接操作那些高度復(fù)雜的植物特性,，如雜種優(yōu)勢(shì)和花卉類特性;5.能夠?qū)δ切┏３１缓雎缘墓律魑铮缧∶?、山藥,、根類和塊莖類作物等進(jìn)行有效的遺傳選育。
分子生物育種高通量技術(shù)是關(guān)鍵
湯斌認(rèn)為,，確定正確的發(fā)展方向需基于中國國情和世界種業(yè)發(fā)展趨勢(shì),。當(dāng)今中國種業(yè)最重要的和首要的發(fā)展方向是對(duì)傳統(tǒng)育種技術(shù)進(jìn)行改造,，利用生物技術(shù)向傳統(tǒng)育種技術(shù)進(jìn)行滲透,，提高農(nóng)作物的育種效率，向以生物技術(shù)為代表的高新育種技術(shù)轉(zhuǎn)變,。
傳統(tǒng)的品種間雜交選育新品種周期較長(zhǎng)、效率較低,，以生物技術(shù)為代表的高新技術(shù)與傳統(tǒng)的育種技術(shù)相結(jié)合,，則可以快捷高效地培育農(nóng)作物新品種，因此,，實(shí)施常規(guī)育種和生物技術(shù)育種相結(jié)合的科技創(chuàng)新戰(zhàn)略,，可逐步提高中國種業(yè)的科技含量。
建立不同作物種類的分子水平的種植資源庫,，把高科技分子育種技術(shù)以及分子水平的親本選育和種質(zhì)鑒定貫穿到我們種業(yè)發(fā)展的各個(gè)環(huán)節(jié)中去，將是種業(yè)今天和未來發(fā)展最重要的方向和目的,。
湯斌認(rèn)為,，分子育種儀器設(shè)備的自動(dòng)化操作是實(shí)施農(nóng)業(yè)高通量作物分子育種的基本保證。然而,，實(shí)現(xiàn)高通量作物分子育種必須有能力在高通量的前提下對(duì)不同作物種類提取和分離高純度DNA/RNA,，以實(shí)現(xiàn)在苗期短的生長(zhǎng)期限內(nèi)對(duì)單株進(jìn)行選育的可能。這也是中國目前實(shí)施農(nóng)業(yè)高通量分子育種的技術(shù)瓶頸,。
與此同時(shí)，中國科研機(jī)構(gòu)技術(shù)不全面,，與農(nóng)業(yè)有關(guān)的科研機(jī)構(gòu)分散和多為小型試驗(yàn)室,，這些造成了中國目前分子水平育種技術(shù)落后,，基礎(chǔ)研究水平低的情況,。即使有些已經(jīng)鑒定的基因標(biāo)記和數(shù)量性狀位點(diǎn)圖譜也因?yàn)椴焕硐耄鵁o法直接應(yīng)用于分子標(biāo)記輔助育種實(shí)現(xiàn),。(生物谷Bioon.com)
