分子育种开启玉米育种新时代

分子育种就好比医生诊断前所用的B超等仪器设备，能看到常规育种用肉眼和经验判断不出来的种子状况，可以准确、快速检测出材料内在的基因型。11月30日，由中国农业科学院作物科学研究所、北京博奥晶典生物技术有限公司及南通大熊种业科技有限公司联合主办的第三届玉米分子育种高端研讨会在中国农科院作物所召开。专家认为，分子育种有效提高了常规育种效率，随着分子生物学和基因组学等新兴学科的快速发展，作物育种将从经验育种跨入分子育种时代。分子育种契合了国家供给侧改革要求，国内科研机构和企业要跟上国际育种步伐，才能高效培育适应农业生产和市场要求的新品种。

契合国家政策

新《种子法》2016年1月1日实施，强化了对拥有品种权品种的保护，加大了对套牌种子和假种子的处罚力度。分子育种为品种保护提供了技术准备。

2016年中央1号文件要求，“全面推进良种重大科研联合攻关，培育和推广适应机械化生产、优质高产多抗广适新品种，加快主要粮食作物新一轮品种更新换代”。《全国农业现代化规划（2016-2020年）》在推进现代种业创新发展中提出，“保障国家种业安全，加强杂种优势利用、分子设计育种、高效制繁种等关键技术研发，培育和推广适应机械化生产、高产优质、多抗广适的突破性新品种，完善良种繁育基地设施条件，健全园艺作物良种苗木繁育体系，推进主要农作物新一轮品种更新换代”。

今年10月9日，2016年国家自然科学基金创新研究群体棉花种质创新和高产分子育种项目启动；8月18日，国家水稻商业化分子育种技术创新联盟成立。2015年，中玉金标记（北京）生物技术股份有限公司建设的“国家玉米分子育种大平台（北京）”项目正式挂牌启动；同年，山东省农科院联合国家玉米产业技术体系育种与种子研究室，与圣丰种业、敦煌种业等9家大型企业签署了玉米分子育种合作协议。可见，分子育种正在从科研院所走向生产实践。

可定向目标性状

研讨会聚集了来自全国20多个省区市的200余名大学、研究机构和种业公司的代表。农业部种子管理局品种管理处处长马志强，中国农业大学教授、国家玉米改良中心主任赖锦盛，中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞研究员，中国农业大学徐明良教授，中国农科院作物所徐云碧教授等14位专家、学者，就种子审定、玉米育种现状、分子育种高端技术及生物信息与分子育种等多个方面作了主题报告。

分子育种，是将分子生物学技术应用于育种中，通常包括分子标记辅助育种和遗传修饰育种，是农业育种中一种先进的技术手段。通过分子检测技术可快速锁定并聚合高产、多抗、口感好等优良性状的相关基因，帮助育种专家培养出“三好生”品种。同时，利用分子检测技术还可对培育出的品种进行有效的知识产权保护。如“五常大米”“麒麟西瓜”等农业新品种，不仅口感变得更丰富，满足大众多样化需求，这些也与育种技术的进步分不开。

用常规育种手段定向改良一个农艺性状，往往要回交6代才能得到理想植株，一般需5～6年；而利用分子育种技术，通过早期的基因型选择，可大大缩短育种时间，也可有效降低田间测试材料的数量，节省很多人力、物力、财力。相比传统经验育种，分子育种具有准确的方向性，在一定程度上实现了“精确育种”。

正在走向实践

徐云碧研究员介绍，中国农科院作物所的玉米分子育种创新团队在国际上首次提出了“环境型”和“环境型鉴定”的概念。“在基因型变异可以通过精确测序、功能分析和网络构建的今天，我们仍然无法对表现型进行有效的预测，这成为制约目前和今后作物生产和品种改良的重要瓶颈。因此，精确测定和评价影响作物生长发育的所有环境因子，是未来高效表现预测和作物改良的关键。”徐云碧认为，环境型鉴定，为包括作物育种在内的作物科学提供了解码环境影响的参考技术和途径。环境型鉴定与基因型鉴定、表现型鉴定一道，有望成为影响未来作物高效育种和生产的三大支撑技术，同时为数量遗传学和作物模拟等领域利用海量环境型信息提出了挑战。

北京博奥晶典生物技术有限公司秦文彦研究员表示，现有的玉米SNP芯片有很大的局限性。目前博奥晶典与南通大熊种业联合开发的玉米55K芯片具有高密度、低成本、全覆盖、多用途的特点，可以用于杂种优势群的划分和特定杂种优势群自交系的选择。该芯片包含了影响玉米重要农艺性状的候选基因，填补了现有参考基因组的空缺，提供了基因组多样性的无偏覆盖，标记的选择保留了部分稀有等位基因，同时使芯片特别适合于种质资源的精细比较和知识产权保护。其研发的微流控SNP检测平台成本低、操作简单，可以让分子检测及商业化育种真正落地，并可配合知识产权保护和市场监管。“未来我们希望做成便携式一体化设备，在田间取叶子就可获得DNA，通过手机App软件传输数据并查询，即可知道植株是哪个品种。便于辨别真假种子，并进行维权。”秦文彦说。