正常吃的大米是雜交水稻嗎（探訪農作物分子育種實驗室）

2023-05-13 14:09:52 4

來源：四川日報-川觀新聞

實驗室內的無土栽培苗

川觀新聞記者 史曉露 文/圖

「和傳統的 『經驗育種』相比，分子育種可以將育種時間縮短一半，實現『精確育種』。」11月10日，在四川省農作物分子育種平臺推介暨學術交流會上，四川省農業科學院生物技術核技術研究所（下稱：省農科院生核所）副所長宋軍對分子育種技術介紹道。

什麼是分子育種技術？分子育種能為農作物育種帶來哪些變革？當天，記者走進四川唯一、西南地區最大的農作物分子育種平臺一探究竟。

高精尖的基因檢測設備：一天可檢測3萬個樣本 效率是常規方法的80倍以上

藏身於省農科院生核所的「高通量分子標記開發與檢測子平臺」是四川省農作物分子育種平臺的三個子平臺之一，這裡有當下最先進的「高通量基因分型系統」，國產設備的價格在300萬元左右，堪稱實驗室最貴設備。

「這套設備目前在川內可能只有兩臺，代表的是最新的分子標記輔助育種研究方向，對基因篩選的效率是傳統方法的80倍以上。」在「高通量基因檢測實驗室」內，省農科院生核所副研究員馮俊彥的這番話激發了記者對分子育種的興趣。

分子育種就是將分子生物學技術應用於育種中，其中一個關鍵步驟就是藉助分子標記等技術，快速準確地篩選出有用基因。其特點就是速度快、容量大、準確度高。

以篩選抗病基因為例。被稱為「水稻癌症」的稻瘟病會造成水稻大幅減產，尋找水稻抗病基因是多年來科學家們孜孜不倦的努力方向。

高通量基因分型系統

「過去篩選一個抗稻瘟病的水稻材料，就是不停地轉育，先做雜交，種子種到田間裡，通過田間接種後根據人工調查，篩選抗病株，再將抗病株種子收穫後播到試驗田，如此反覆。」 宋軍說，這是一種以田間選擇為主的「經驗育種」方法，周期長、效率低，而分子育種技術基於基因晶片技術，在種子胚胎或者幼苗的時候，就把DNA提取出來，進行基因分析，在種植前就已篩選出哪些種子或幼苗含有目的基因，再把這些篩選出的種子或種下去，提高了後代的準確率。「要從無到有篩選出一個抗病材料，通過 『經驗育種 』最快需要5年時間，而藉助分子育種技術，只需要2年到2年半。」

高效率正是通過快速育種體系完成，發揮關鍵作用的正是實驗室內最先進的這套設備——「高通量基因分型系統」。簡單來說，藉助這套系統，可以短時間內對大規模的樣品進行自動化檢測，並從中找到有價值的信息。

「這是盛裝樣本的96孔板。」省農科院生核所副研究員王閔霞拿起一塊布滿了小圓孔的白色板子，裡面盛裝著淡綠色的液體。「這是從水稻葉片中提取出來的DNA，每一個孔就是一個樣品。96孔板也就是有96個樣品。」王閔霞說，過去通過PCR儀器，一次2個小時只能檢測96個樣品。現在通過最新的儀器，效率是過去的80倍。

王閔霞指著旁邊的一臺儀器，「這臺設備正在進行制板過程，就是把4個96孔板上的DNA轉移到384孔上，384孔板可以分裝384個樣本。設備一次可同時檢測20塊384孔板的樣本，相當於7680個樣本，一次耗時約2小時，一天可檢測3萬個樣本，而且檢測精準、全程自動化。」

宋軍介紹，近年來，分子育種已成為作物遺傳改良的重要手段，在縮短育種年限、提升育種效率方面優勢明顯。

最接地氣的檢測：30秒內判別大米是否好吃

對作物的品質和性狀進行鑑定是育種的最後一步。以水稻為例，種出來的大米，如何判別是否好吃？

記者在品質分析實驗室內找到了兩臺接地氣的設備——大米食味計和米飯食味計，兩臺設備跟電腦主機差不多大小，看起來普普通通。

「別看他們個頭不大，但作用可不小。」王閔霞介紹，以前判定米飯的口感，就是把米飯煮好了通過人來品嘗，每個人的口味和喜好不同，判定的結果不是很客觀。而米飯食味計可以對大米食味值、外觀、硬度、粘度、蛋白質含量、脂肪含量等指標進行精確測定，判定結果更加客觀。在操作上，先把大米煮熟壓製成米餅，再放到儀器上通過光學反應測定指標，1分鐘左右就可以給出測定結果。

而大米食味計的判定更加快捷，可以在半分鐘內測定精米、糙米的水分、蛋白質、直鏈澱粉的含量及食味值。王閔霞指著大米食味計上方的一個小孔說道，「大米從孔裡放進去，再從下面的孔出來，半分鐘以內，它就能給出結果。」

高通量基因檢測實驗室

所見只是冰山一角。「高通量分子標記開發與檢測子平臺」包括高通量基因檢測實驗室、倍性育種實驗室、染色體工程實驗室、基因工程實驗室、品質分析實驗室、植物化學與合成實驗室、生物信息學實驗室等7大實驗室，擁有超級計算機平臺、高通量基因分型系統、全控人工氣候室等一批先進實驗設備，可以為省內及西南地區科研院所和種業企業提供作物分子檢測、技術與人才培訓、學術交流與信息諮詢等服務。

種業被稱為農業的「晶片」，為推動四川現代種業發展，「十三五」期間，在四川省科學技術廳的支持下，四川省農業科學院、四川農業大學、中國科學院成都生物研究所聯合打造了「四川省農作物分子育種平臺」。該平臺由高通量分子標記開發與檢測服務子平臺（四川省農業科學院承建）、定向改良與育種材料創製子平臺（四川農業大學承建）、分子設計育種信息服務子平臺（中科院成都生物所承建）三個子平臺組成，經過5年的建設，目前已投入使用。

四川省農科院黨委副書記、院長牟錦毅介紹，下一步將通過農作物分子育種平臺，重點圍繞水稻、小麥、玉米、油菜等主要糧油作物生產的重大需求，開展種質創新，培育高產優質抗逆高效新品種；搭建分子育種與種子產業之間的橋梁，構築產學研一體化新體系；創建四川省分子育種信息庫實現四川共享，大幅度增強四川乃至西南地區主要糧油作物分子育種及產業化創新能力。

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