参观玉米“单倍体育种工厂”
——南繁基地见闻(7)
应邀参观中玉金标记公司南繁基地的玉米“单倍体育种”材料,业内的科学语言称之为“DH育种技术”。因为“DH”不很大众化,我在这里选用了“参观玉米单倍体育种工厂”标题。说实话,我也不懂“单倍体育种”技术,但很愿意学习和了解这门技术。这是我参观学习的初衷。
驱车至中玉金标记公司南繁基地,董占山博士(资源创新研发总监)恭候迎迓,直接进入玉米单倍体材料地。
董博士介绍:“从2014年开始,中玉金标记公司积极利用国内优秀种质资源,开始进行DH系生产,目前已经有一批单倍体材料在海南育种圃茁壮成长。此项目将在中国开启大规模种质资源创新的篇章,目标是建成具有年产5-10万个DH系能力的资源创新生产系统。”
“我们每年在北京和海南各种一季,每季种植30亩左右的单倍体,15亩左右的单倍体诱导生产田,同时有上万份生产的DH系进行田间鉴定,选优汰劣。2016年夏天我们将在北京顺义基地展示创制的上千份DH系,供育种家选用并进行合作开发。”
据介绍,玉米单倍体技术可以缩短育种年限2-3年,因此受到了国内外育种家们的广泛关注,并有逐步取代常规选系、成为获取纯系的主流方法的趋势。有效的单倍体鉴定方法可以淘汰大部分杂交籽粒,可以节省染色体加倍、建造温室、播种大田以及劳力所带来的费用。
董博士介绍单倍体技术优点:玉米育种可以快速获得纯系;在单倍体中能简化基因互作,去掉超显性效应,保留有利的加性和加性上位效应;还可以淘汰有害的、致死和半致死的隐性基因。单倍体技术缺点:不能有效打破不良基因的连锁;基因间的重组几率较低;单倍体的诱导频率不高。此外,重组二倍体时染色体加倍具有一定的困难。目前,二倍体化的频率能达到15%-25%。单倍体技术在有些国家成功应用,一些高频诱导系已经申请了专利。
董博士领我们参观玉米单倍体材料地,困为是分期播种,从东向西植株从高向低。参观者咨询不少问题,董博士都详细解释,特别是我这个爱刨根问底的人。董博士答应把系统资料发我邮箱。
回京后在网上略作搜索,发现对DH系育种技术各有高见。录两例供议。
一、DH技术不一定是灵丹妙药。
DH系技术简单,操作方便,看得见摸得着,直观性强,一经引进,被国内众多大公司所接受,规模迅速扩大,许多中小公司或个体育种人也相继跟进,大有燎原之势。“其兴也勃也,其亡也忽也”,热闹了几年,收获甚微,有的放弃,有的萎缩,七零八落,支撑不下去了。DH系和组培是杜邦和孟山都公司主要育种手段,搞出来的系占到70%以上。为何我们虎头蛇尾呢?通过对几家资产亿元公司在DH系应用上的分析,业界在DH系的应用上犯了“方向或路线错误”。
有的专家把DH系视为灵丹妙药,拼命收集国外杂交组合,开足马力搞诱导,一年能搞出一万个自交系。诱导确实能加速纯合选育进程,但没有基因与环境条件互作过程,且缺乏优良基因重组机会,不能多代比对,漠视了育种家的才智和经验。我们的育种还是育种家在唱主角,诱导出来的纯系必须有完善和先进的测试体系来支撑。美国的二群论明晰清楚,我们诱导出来的纯系血缘不清,不知道如何分类,一万个自交系,用20个骨干系来测试,一年出20万个组合,天文数字,测试体系跟不上,测试系统不科学,定量及定性分析不准确,诱导出来的东西处理不了。诱导、粒选、组培、技术层面上过关了,育种思路及技术路线出了问题,诱导DH这门技术在许多单位搁浅了。
二、DH规模小而优,最好!
DH育种技术是常规育种技术的辅助手段,可加快自交系的选育和纯化速度。DH选系规模大,诱导可以在F1、F2、F3或更高代进行,大量的测试需要一定的人力物力和经费支持,尤其是测验种的选择更为重要。经过多年研究演练,许多公司DH技术已达一流,但是诱导的垃圾也堆积如山,骑虎难下,基本到了无所适从的边缘。DH技术只不过是一种工具,关键还是被诱导的资源,就是用什么来诱。常规育种选系5-6年、十几代自交系才稳定,所选育的绝大部分也是垃圾,真正能够用于生产的少之又少!DH选系2-3年就见分晓,但由于规模庞大,测试体系又不健全,感觉垃圾老多老多。我们与外企差距几十年,赶超需要脚踏实地一步一步来。首先育种目标必须明确,3年、5年甚至10年的育种目标你有吗?被诱导资源必须依据育种目标来操作!否则事倍功半或无功。