科技改變生活，種子孕育希望。日前，第三十一屆中國北京種業(yè)大會在通州區(qū)開幕。本屆大會為期兩日，其間，547家重點種業(yè)企業(yè)、286項成果、833個新品種將精彩亮相。
作為主會場，通州區(qū)的育種“秘密武器”可不少。近年來，高通量分子育種、航天育種、組培快繁、育種加速器等一批身懷絕技的種業(yè)“黑科技”技術或平臺匯聚通州，科技創(chuàng)新和種業(yè)產(chǎn)業(yè)深度融合，農(nóng)業(yè)科研平臺建設加速推進。
目前，育種“黑科技”扎堆兒的北京通州國際種業(yè)科技園區(qū)，正運用育種前沿技術，高標準搭建和運營共性技術服務平臺，建立運營分子育種、基因編輯、轉基因技術服務平臺和品種展示評價與生物育種試驗示范平臺，搭建作物育種加速器等，進一步完善服務能級，提升新質生產(chǎn)力。
一間間實驗室里，科技范十足的育種技術正在助力中國種業(yè)振興。
高通量分子育種平臺：
育種技術進入“大數(shù)據(jù)”時代
一粒種子，一季收獲。
種子被比作農(nóng)業(yè)“芯片”。一個指甲蓋大小的芯片內(nèi)擁有大量晶體管，一粒小小的種子里也有數(shù)以萬計的基因。
在北京通州國種業(yè)科技園區(qū)辦公大樓三層，有一個神奇的實驗室——高通量分子育種服務平臺。
啥叫“高通量”？
通量分子育種是輔助和加速傳統(tǒng)育種的一個方式，主要通過分子標記技術，對植株的基因進行檢測標記，進行分子層面的輔助選擇、輔助回交育種、雜交種純度檢驗等。與傳統(tǒng)的分子育種相比，高通量分子育種具有檢測速度更快、成本更低、通量更大等特點，能夠更高效地對更多植株進行檢測和結果反饋，為育種大量繁瑣的前期工作按下快進鍵，大幅提升育種進程、縮短育種周期，讓育種技術進入“大數(shù)據(jù)”時代，快速選育優(yōu)質種源，讓種業(yè)擁有更多“中國芯”。
走進平臺的基因分型室，工作人員正在為先正達、北京市農(nóng)林科學院、寧波農(nóng)學院等企業(yè)、科研機構進行分子育種實驗。這里有件“秘密武器”。“例如一個育種群體檢測200個后代單株，每次檢測4個抗病標記，使用Douglas一次可檢測將近300個群體，約60000個單株。”平臺相關負責人單云鵬指著一臺黑色大機器介紹，“這是全球領先的Douglas的SNP Array Tape分型儀，即PCR擴增設備。目前科研院校進行基因檢測都是小型PCR儀，檢測反應一次最多能完成384個樣本，而Douglas單次檢測通量是小型設備的600倍。”而且，利用這套大型集成化設備，經(jīng)過反應體系配置、反應過程、結果掃描等步驟，檢測數(shù)據(jù)能夠直接在電腦里判讀。該設備代表了當前分子輔助育種的最高通量。
平臺里的“秘密武器”不止這個“黑匣子”。在另一間實驗室內(nèi)，國內(nèi)首臺無人值守磁珠法核酸提取工作站正在利用機械臂輕松實現(xiàn)樣本DNA提取、轉移等，這也是由該平臺直接參與研發(fā)的成果。“這是一臺自動化提取設備，可以通過磁珠法進行種子DNA提取，實現(xiàn)24小時無人值守工作模式。一天8小時就能提取4000—5000份樣品種子，是人工的20倍。”單云鵬說。
這些先進設備，都是“高通量”團隊里的骨干。單云鵬介紹，該平臺是由通農(nóng)檢測技術有限公司打造的農(nóng)作物分子育種服務平臺、多維服務的農(nóng)作物種子質量檢測平臺、物聯(lián)網(wǎng)信息服務平臺和種質資源共享平臺，目前與全國400多家種業(yè)科研和育種單位合作，提供智能化管理及種質資源存儲、交流優(yōu)質服務。作為種業(yè)關鍵共性技術服務平臺，該實驗室匯集700余臺先進大型分子檢測儀器設備，技術目前屬于世界領先水平。
航天育種：
太空誘變加速育種速度
如今，種子不僅在田野間生根發(fā)芽，更有機會遨游太空。什么是航天育種？上過太空的種子又有啥不同？記者走進今年的參展企業(yè)、航天育種知名公司——神舟綠鵬一探究竟。
走進神舟綠鵬辣椒示范展示大棚內(nèi)，推開大門，香濃的辣椒味兒鉆進鼻腔，螺絲椒、牛角椒、羊角椒、線椒等品種掛滿枝頭。“現(xiàn)在我們的辣椒已經(jīng)碩果累累，正值最佳觀摩期，現(xiàn)在來參觀，可以現(xiàn)場考評辣椒的長勢、抗病性、連續(xù)坐果力、總體產(chǎn)量等各個性狀指標。”公司市場部總監(jiān)劉春平介紹道。
神舟綠鵬農(nóng)業(yè)科技有限公司專門從事航天育種技術研發(fā)、新品種培育和成果轉化推廣，在通州國際種業(yè)園區(qū)擁有約400畝航天育種核心示范基地，包括研發(fā)中心、全智能溫室、植物組培工場、育苗工場和各類大棚設施。
辣椒是國內(nèi)消費量巨大的蔬菜作物之一，神舟綠鵬將其作為重點選育方向之一。“棚里的這些示范資源主要通過航天搭載它的親本材料，再經(jīng)過地面的多代選育，篩選出優(yōu)秀品種，再結合其各自性狀特點在不同地區(qū)推廣。”劉春平舉例道，航椒S605是微辣型辣椒，比較適合華北地區(qū)像北京地區(qū)消費者的飲食口感，航椒S608是濃辣型的品種，重點在西北等更能吃辣的地區(qū)推廣；針對北方越冬茬，公司又開發(fā)了航椒S618。“這屬于中辣型，品種整體抗寒性比較好，冬季低溫期能持續(xù)坐果，作椒率高，農(nóng)戶長季節(jié)種植整體收益高。”劉春平解釋道。
航天搭載實際上是一個物理誘變的過程，親本材料被帶到太空后，在受到射線、真空、磁場以及人類未知因素的影響下，搭載材料自身發(fā)生基因突變。與傳統(tǒng)育種技術相比，航天育種最大的優(yōu)勢在于空間誘變材料的有益變異概率高、育種周期短，可在相對較短時間內(nèi)創(chuàng)制出具有高產(chǎn)、早熟、抗病等優(yōu)良性狀的種質資源。劉春平說：“這些突變材料是選育過程中非常難得的材料，航天育種最大的優(yōu)勢就是能夠增加親本的變異幅度，加速育種進程。”
今年的種業(yè)大會，該公司應邀參展，在展區(qū)市民可以看到神秘的航天育種成果“大禮包”，包括香甜酥脆的薄皮甜瓜、軟糯清甜的厚皮網(wǎng)紋甜瓜、品質類水果番茄以及各種類型的辣椒品種等。劉春平說：“歡迎大家到神舟綠鵬航天育種基地來觀摩考察新優(yōu)品種。”
目前，神舟綠鵬展示區(qū)內(nèi)種植的各類番茄、甜瓜品種超過400種。作為中國航天科技集團有限公司成員企業(yè)，神舟綠鵬農(nóng)業(yè)科技有限公司專業(yè)從事航天工程育種技術研發(fā)、新品種選育、成果推廣等一體化工作，深耕太空育種多年，其研發(fā)的不少果蔬品種已進入北京超市，端上百姓餐桌。
組培脫毒：
實現(xiàn)種源快繁
拿出原材料，用刀切成單芽或團芽，再用鑷子輕輕放入新的培養(yǎng)器里，全程無菌操作。在神舟綠鵬公司組培室內(nèi)，科研人員正通過組培技術手段，實現(xiàn)草莓、蘆竹的種源快繁。
一排排架子上，一罐罐透明的無菌培養(yǎng)器擺放整齊，高矮不同的綠苗生長旺盛。“普通情況下，一顆種子只能生長出一棵苗，組培技術手段不需要種子，只需要植物的一個葉片、一塊根系等微小部分，通過組培快繁技術，短時間內(nèi)就可以繁育出成百上千棵一樣的植株，提升繁育效率。”神舟綠鵬組培中心技術負責人李珊珊介紹道，現(xiàn)在北京市內(nèi)銷售的草莓、新疆地區(qū)種植的蘆竹，就有不少是神舟綠鵬的“組培種子”。
除了能夠實現(xiàn)快繁，組培技術手段還擁有節(jié)省土地、去病毒、復壯品種、可進行無性繁殖等多個優(yōu)勢。目前，神舟綠鵬組培中心已自主建立了30多種涉及100多個品種的蔬菜、花卉和果樹林木的組培快繁技術，提高了種苗的繁殖效率；建立了草莓、樹莓、百合等種苗的組培脫毒技術體系，并實現(xiàn)了脫毒種苗的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
農(nóng)作物育種加速器：
“育種王國”環(huán)境條件可調(diào)節(jié)
種子是農(nóng)業(yè)的“芯片”，種業(yè)發(fā)展關乎農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全的命脈。北京通州國際種業(yè)科技園區(qū)今年剛剛建成并投入使用的農(nóng)作物育種加速器，在科技的加持下，讓育種實現(xiàn)了“超速度”。
農(nóng)作物育種加速器包括1400平方米室內(nèi)全人工光生長室和9200平方米玻璃溫室加代室，從外觀看更像一個巨大的“透明盒子”。
經(jīng)過風淋系統(tǒng)潔凈后，記者刷臉進入全部由玻璃打造的溫室加代室，抬頭望去，滿目都是“機械臂”。“風淋、刷臉，都是為了更好地保護植物。頭頂?shù)倪@些機械臂全部由電腦控制，植物們熱了、冷了都可以通過數(shù)據(jù)監(jiān)測實現(xiàn)溫度、濕度的自由調(diào)節(jié)。”工作人員介紹。
加代室里寬敞明亮，撲面而來的暖風讓人感覺舒適，這里并沒有大片的土地，作物們“站”在種植盆里，享受著舒適的環(huán)境。盆中插著白色管線，“這是水肥一體化的滴灌裝置，可以讓作物按需吃飽、喝夠。”工作人員表示。
在室內(nèi)全人工光生長室內(nèi)，植物們井井有條地住進了“集體宿舍”。這里配備有高標準的環(huán)境控制、種植系統(tǒng)、補光系統(tǒng)和智能數(shù)字化系統(tǒng)，能實現(xiàn)作物全周期生長的動態(tài)光環(huán)境精準自主調(diào)控。
這里為中國育種事業(yè)和科研單位提供“拎包入住”式的高標準快速加代共性服務平臺，幫助研發(fā)單位開展快速的品種選育、改良，尤其是生物性狀（轉基因）快速導入、種質材料快速擴繁，是北京持續(xù)培育農(nóng)作物種業(yè)新質生產(chǎn)力的最新快速孵化器。
“我們相當于建立了一個育種王國。”農(nóng)作物育種加速器技術負責人王憲龍解釋，植物生長所需的風、溫、光、水、氧氣等環(huán)境條件，在于家務的“加速器”內(nèi)都可實現(xiàn)調(diào)節(jié)。“自然界有的，我們仿照，自然界沒有的，我們創(chuàng)造。在這里，植物可以充分地進行光合作用。”王憲龍以光節(jié)奏舉例，比如小麥，目前我國最高的人工光光照實驗每天照射時間為22個小時，但在北方的冬天自然條件下每天太陽光照射時間僅為8小時，22小時就相當于要照射三天。在光質方面，太陽光50%以上為紅外光，這些紅外光只是發(fā)熱，并不參與植物的光合作用。而在育種加速器里，則采用了固態(tài)照明Solid lighting，可以精準地選取植物參與光合作用的光譜，提高植物的生長速度和品質，實現(xiàn)高質量育種。
目前，育種加速器已與中國農(nóng)科院作物所，北京市農(nóng)林科學院玉米所、蔬菜所、生物所開展合作，在玉米、水稻、大豆、小麥、綠豆、小豆、番茄、生菜等作物上開展快速加代育種試驗。
除了加速器，逆境表型鑒定平臺正在建設，明年有望投入使用。未來，兩者將與高通量分子育種技術服務相結合，打造成為國內(nèi)規(guī)模最大、通量最高的作物快速育種服務體系，實現(xiàn)目標品種快速選育和改良。
近年來，城市副中心持續(xù)助力北京打造“種業(yè)之都”。目前，北京通州國際種業(yè)科技園區(qū)擁有千畝新品種展示基地、3千畝生物育種基地、3萬畝育種展示基地，搭建起完善的公共服務平臺，70余家院所高校和企業(yè)入駐，育成玉米、小麥、蔬菜等突破性優(yōu)勢品種100余個。通州區(qū)還出臺了支持種業(yè)專項政策，創(chuàng)新要素正在加速聚集，助力打造種業(yè)創(chuàng)新高地。借助第三十一屆中國北京種業(yè)大會的東風，通州區(qū)將進一步推進現(xiàn)代種業(yè)產(chǎn)業(yè)強鏈補鏈，聚集和豐富種業(yè)產(chǎn)業(yè)關鍵生產(chǎn)要素，助力北京打造“種業(yè)之都”，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高質量發(fā)展持續(xù)貢獻副中心力量。
