以下文章來源于南北學苑 ,作者楊華
當前,作物生產面臨各種生物逆境:如病、蟲、草害;非生物逆境:如干旱、高溫等危害。人們通過對作物抗逆、抗蟲、抗病、抗除草劑及高產基因的發(fā)掘、定位與克隆、功能研究和高效轉化,為高產、優(yōu)質、高效農作物新品種培育提供了一系列生物育種技術理論和物質基礎。
其中,轉基因育種技術作為一項革命性的技術,推動了種業(yè)發(fā)展、機械化普及、輪作間作等綠色輕簡化技術的應用,可以帶來農業(yè)生產方式的革命性變化。2023年10月17日,第五屆國家農作物品種審定委員會公布37個轉基因玉米、14個轉基因大豆品種通過國家初審,受到種業(yè)界的廣泛關注,標志著我國玉米和大豆生物育種產業(yè)化的序幕開啟。我國生物育種產業(yè)化已進入快車道。
實施轉基因生物新技術育種研究與應用,對國家大政方略來說,是著眼于未來國際競爭和產業(yè)分工的重大發(fā)展戰(zhàn)略,是搶占未來經濟科技競爭制高點,確保國家糧食安全和農產品長期有效供給的必然要求和重要途徑。對種業(yè)公司或育種團隊來說,是不得不面臨和思考的重大技術路線問題。因為轉基因作物通過給普通品種賦予抗蟲抗病的基因,能夠減少農藥化肥的使用,提高作物產量。未來,轉基因品種應用將會越來越多,非轉基因品種應用會越來越少。
轉基因是指利用現代生物技術,將人們期望的目標基因,經過人工分離、重組后,導入并整合到生物體的基因組中,從而改善生物原有的性狀或賦予其新的優(yōu)良性狀。從世界種業(yè)發(fā)展來看,轉基因技術是生物育種的重要手段,也是迄今為止全球發(fā)展速度最快、應用范圍最廣、產業(yè)影響最大的現代生物技術。對大多數中小種業(yè)企業(yè)和傳統(tǒng)育種團隊來說,轉基因存在技術壁壘,研發(fā)周期長、難度大、專利保護趨嚴,因資金和技術的限制,開展轉基因育種工作是可望而不可及的。
與跨國公司相比,我國種業(yè)科技主要以課題組為單元、上下游分離的研發(fā)體系,導致在單獨一個企業(yè)或單位內部實施全鏈條育種難度大。因此,在國內轉基因玉米育種形成了上游和下游之分。上游是一批頭部高科技種企,如大北農、先正達、浙大瑞豐、隆平生物,以自己擁有獨立的知識產權轉基因體系為代表,掌握了核心技術和技術儲備,具有強大的行列整合與集聚實力。他們希望通過研發(fā)鏈和產業(yè)鏈有機融合,集聚科研院校和種業(yè)企業(yè)優(yōu)勢,實施以目標為導向的科企合作攻關模式,通過與大小種業(yè)公司結對簽約轉基因育種合作,在行列中取得優(yōu)勢。下游主要是擁有優(yōu)秀種質資源和底盤品種的中型種企和獨立研發(fā)機構,希望與上游高科技企業(yè)實現轉基因技術應用合作,加速自身獨特區(qū)域優(yōu)勢產業(yè)和品種的整合。在這一產業(yè)整合過程中,資源和技術整合是關鍵。
對玉米育種下游來說,就是轉基因的目的基因與優(yōu)良品種的目標性狀(基因)的整合。目前,通常的做法就是轉基因性狀回交轉育,即使用待整合的常規(guī)自交系(做母本)與攜帶轉基因性狀的自交系(做父本)進行一次雜交;再使用常規(guī)自交系作為輪回親本(受體),進行多次回交,從中篩選出既攜帶轉基因性狀,且DNA指紋和DUS表型與原常規(guī)自交系相同的家系;最后通過自交獲得轉基因性狀純合的自交系,用于下一步擴繁和制種。當然,轉基因性狀整合手段也可以回交、前景(轉基因性狀)篩選和背景篩選來開展,但都是將轉基因性狀定向插入常規(guī)自交系中。這一過程就是在原有性狀上增加個別轉基因性狀。
多年前我一直在思考一個問題,我們在獲得目的性狀轉基因事件后僅采用回交轉育方法,為什么不采用其它育種方法,如雜交育種、小群體育種、輪回選擇等,將轉基因育種與常規(guī)育種品種培育同步進行呢?
經查閱,國內外培育轉基因品種,普遍的做法也是以骨干自交系為受體,進行多代回交改良,培育具抗蟲耐除草劑基因的同型系,再與原配組親本雜交,形成具抗蟲耐除草劑雜交種。
個人認為,以已有骨干自交系為受體開展轉基因品種培育,勢必造成選育出的轉基因品種永遠落后于常規(guī)育種的遺傳改良進展,特別是產量配合力上,跟不上底盤品種的改良更新?lián)Q代速度。應該將抗蟲耐除草劑基因參入到改良遺傳群體之中,開展育種改良培育高配合力自交系的同時,創(chuàng)造出具抗蟲耐除草劑基因自交系,農藝性狀和產量配合力不再落后于最新的雜交種,比用已有的骨干系回交改良成轉基因自交系配制的雜交種應更具市場競爭力。
育種是一個復雜系統(tǒng)的過程。我們常說,育種方法采用生物育種與常規(guī)育種結合培育雜交新品種。實踐中還是以常規(guī)育種為主,偶爾涉及一點標記輔助選擇就算結合了。常規(guī)育種中,優(yōu)良種質資源獲取,抗逆能力提升,高密度下單株生產力保持、重要性狀的改良、不同生態(tài)區(qū)熱帶與溫帶種質的融合比例等,都是現代玉米育種中必須考量的問題。我很贊成有位育種家說的:生物育種的科學家應多下田,收集資源,了解表型差異和環(huán)境壓力、種植模式和農戶習慣非常重要。傳統(tǒng)育種家要解放思想,共享優(yōu)秀種質資源和底盤品種,深度參與生物育種。無論生物育種還是傳統(tǒng)育種,優(yōu)異資源發(fā)掘、鑒定、材料組配、選系應用都是不可或缺的。