大豆作為中國的傳統(tǒng)作物產(chǎn)物,在中國的原產(chǎn)地是不可或缺的重要食用油以及植物性蛋白質(zhì)資源。鑒于中國龐大的人口數(shù)量及內(nèi)部消費(fèi)市場的龐大需求,仍然需要大量的海外進(jìn)口來補(bǔ)充國內(nèi)供應(yīng)不足的大豆數(shù)量。為了能夠更好地滿足日益增長的國內(nèi)市場對于大豆制品的需求,國內(nèi)的大豆種植產(chǎn)業(yè)還需通過提高單產(chǎn)品的質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)效益等方面進(jìn)行更多的努力和改進(jìn)。
高效且穩(wěn)定的產(chǎn)出是大豆育種工作中最重要的追求目標(biāo)。現(xiàn)在,全球各地的大豆育種工作主要依賴系統(tǒng)性的培育選擇、物理及化學(xué)引發(fā)的變異等方式來進(jìn)行。盡管中國在傳統(tǒng)的選育技術(shù)領(lǐng)域有一定的優(yōu)勢,但仍面臨生產(chǎn)效率低、產(chǎn)量受限、選育周期長等問題。傳統(tǒng)技術(shù)已培育出了一些優(yōu)質(zhì)、高營養(yǎng)價值的大豆品種,但僅依靠傳統(tǒng)技術(shù)難以滿足未來對生產(chǎn)和品質(zhì)提升的需求。因此,許多專家試圖融合現(xiàn)代生物科技,開展大豆品種改良,這類新的生物育種技術(shù)涵蓋基因改造、基因編輯、全基因組選擇、細(xì)胞工程及合成生物學(xué)等多種方式,旨在更高效、精確地改變動植物遺傳結(jié)構(gòu)并進(jìn)行品種改良。
大豆生物分子育種
大豆生物分子育種常見的方法有兩種:大豆分子標(biāo)記輔助育種和大豆轉(zhuǎn)基因分子育種。
大豆分子標(biāo)記輔助育種主要包括大豆遺傳圖譜的構(gòu)建、大豆重要性狀基因定位和大豆分子標(biāo)記輔助選擇等幾個方面。基因定位方面,國內(nèi)外主要集中在產(chǎn)量、品質(zhì)等一些農(nóng)藝性狀的基因定位研究。隨著試驗技術(shù)手段的進(jìn)步和功能基因組學(xué)的發(fā)展,研究已轉(zhuǎn)向基于基因組功能區(qū)段的新型分子標(biāo)記以及精細(xì)定位。
大豆轉(zhuǎn)基因分子育種,主要是在子葉節(jié)、胚軸等部位用基因槍法、農(nóng)桿菌介導(dǎo)法進(jìn)行遺傳轉(zhuǎn)化。根據(jù)不同育種的需求選擇目標(biāo)基因型,最后通過改變物種的基因來達(dá)到育種目標(biāo)。
大豆分子育種將使以表型選擇為主的傳統(tǒng)育種,轉(zhuǎn)變?yōu)閷蛐偷闹苯印?zhǔn)確、高效選擇,從而實現(xiàn)育種效率的提高。
基因芯片技術(shù)
隨著技術(shù)的發(fā)展,基因芯片技術(shù)可以對大豆基因組進(jìn)行全面、高精度的掃描,尤其適用于大量樣品的基因型鑒定,而且每個測試點(diǎn)的成本相對較低。該技術(shù)具有簡便易用、高度自動化、多樣品并行處理、高效檢測、快速分析、低樣品消耗、低污染等特點(diǎn)。這些優(yōu)勢使得它能夠在大豆育種過程中對發(fā)現(xiàn)的優(yōu)勢標(biāo)記基因進(jìn)行集成,并通過與未知優(yōu)勢品種的DNA分子進(jìn)行混合以判定雜交組合的優(yōu)勢程度。
隨著中國耕地面積逐漸減小,提高單位產(chǎn)量和在有限的土地上擴(kuò)大種植面積變得尤為重要。利用基因編輯、全基因組選擇、分子設(shè)計等先進(jìn)技術(shù),對大豆進(jìn)行種質(zhì)創(chuàng)新,并重視耐鹽、耐蔭、耐密等大豆特性的發(fā)掘。
此外,有效利用鹽堿地資源和推廣大豆玉米帶狀復(fù)合種植模式也是推動我國大豆產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要舉措。
多用途的現(xiàn)代育種技術(shù)
現(xiàn)代育種技術(shù)在新品種培育方面具有針對性強(qiáng)、成功率高等優(yōu)點(diǎn),可以通過定向改變大豆遺傳性質(zhì),整合優(yōu)秀特性,抑制不良基因的表現(xiàn)。它可以用于產(chǎn)量預(yù)測、品種鑒定、品質(zhì)檢測等方面,并能顯著提高工作效率。
充分應(yīng)用生物育種技術(shù),是打贏種業(yè)翻身仗的關(guān)鍵,是牢牢把握住糧食安全主動權(quán)的保障,也是破解我國農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨的資源短缺和環(huán)境約束的重要措施。生物育種將驅(qū)動我國現(xiàn)代種業(yè)發(fā)展和國際競爭力持續(xù)提升,實現(xiàn)從種業(yè)大國邁向種業(yè)強(qiáng)國的跨越。