分子育种：绿色革命的“3G时代” —— 探秘冠丰种业的“多控智能不育技术”
中国科技网,2013年02月02日, 作者： 刘晓莹
“一个关键育种技术的突破，可以大大促进粮食的增产增收！”这是记者走进冠丰种业位于北京中关村东升科技园的主要农作物种质创新国家重点实验室，冠丰种业董事长方才臣说的第一句话。
他所说的“关键技术”指的是国家重点实验室正在研发的“农作物多控智能不育”育种技术，“它不但可以大大提高作物育种和制种效率，同时还能有效提高作物的产量。”国家重点实验室主任万向元博士告诉记者，“袁隆平院士将它称为农作物杂交育种的‘3G’技术。”
创造粮食作物育种的第三次绿色革命
“上世纪50年初，农作物的育种，如水稻、小麦、玉米等从高秆变矮秆，解决了19个发展中国家的粮食自给问题，被称为第一次绿色革命；到了70年代，以袁隆平为代表的中国农业科技工作者采用杂交育种技术培育的杂交水稻成为作物育种史上又一创举，创造了第二次绿色革命。”万向元说。
两次绿色革命技术已经成为粮食增产的重要手段，但据国家重点实验室作物生物技术育种部研发经理赵虎基博士介绍，目前普遍采用的杂交育种方法存在着明显的缺陷，如不育系的稳定性较差、种质资源利用率较低等，这些都成为作物杂种优势进一步开发利用的技术瓶颈。
分子标记与辅助选择育种部研发经理吴锁伟博士说：“现在我们可以通过多控智能不育技术育种来保持作物杂交种的高产优势，同时克服‘两系法’和‘三系法’育种的局限性，使不育化杂交育种更加稳定高效，从而大幅度提高粮食产量；同时，通过玉米多控智能不育化杂交制种能免去繁琐的人工去雄环节，降低生产成本，有效解决玉米杂交制种的劳动力短缺问题。”
目前，该实验室正在从事玉米多控智能不育技术体系的研发工作。“我们力争在2—3年内使冠丰种业拥有自主知识产权的五个玉米新品种实现多控智能不育化制种，并在5—8年内让中国的玉米实现多控智能不育化育种和制种。”万向元说，“袁隆平院士称这项技术为杂交育种的‘3G’技术，我们也希望能够通过多控智能不育技术创造农作物杂交育种的第三次绿色革命。”
高科技取代“小米加步枪”
在分子标记与辅助选择育种实验室内，两张分子标记电泳图在仪器上被上下排开，科研人员正在仔细地做着分析，还有科研人员正在提取玉米DNA，方才臣拿起其中的一个试管，指着里面层次分明的物质说：“我们通过DNA提取液，将玉米叶片中的DNA分离出来，通过PCR扩增就能看到我们想要的优良基因。”
试管内的样品是通过高通量研磨仪研磨得到的，万向元说：“在人工研磨时代，即便是10个人配合磨样，每天提取的高质量DNA也不超过500份，而现在通过高通量研磨仪，每天可以提取5000份高质量DNA，工作效率至少提高10倍。”
“分子标记通量提高了，农作物种质资源创新就变得相对简单。”吴锁伟说，“我们在种质资源库中通过分子标记辅助选择技术，挑选出高产、优质、抗病、广适的亲本，进一步对其表型进行田间鉴定，这种在分子水平上筛选育种材料的技术手段比传统的表型鉴定更加科学和高效。”
对此，与种子打了37年交道的方才臣颇有感触：“种子是否抗病，这在以前只能靠田间的表现来判断，具有很高的随机性和滞后性；现在我们可以在分子的层面上去研究种子，通过分子标记就能初步了解它有什么样的优良基因，从而更加有针对性的去选育作物新品种。”
他打了个有趣的比方：“如果说传统的常规育种和杂交育种技术是‘小米加步枪’，那么在分子水平上的育种研发更像是‘将高科技武装到了牙齿’。我们吸取前人的经验和理论知识，利用更加先进的技术手段进行育种，就可以‘站在巨人的肩膀上’，快速取得突破性农作物大品种。”
科研环境不但“类国外” 还要“超国外”
分子与功能基因部的研发经理谢科博士过去一直从事基础性科研工作，去年3月从清华大学博士后出站后加入了冠丰种业国家重点实验室。他说：“以前一直从事基础性的研究工作，来到冠丰开始做应用性研究，目的不再是发表论文，而是先进技术和优良产品，感觉更能实现自己的价值。”留美归国的杨红梅博士也坦言：“国家重点实验室的仪器设备和科研环境都是一流的，甚至可以与国外媲美。”
在主要农作物种质创新国家重点实验室，像谢科和杨红梅两位博士这样的高层次研发人员，目前已经有13位，并且实验室对优秀人才的引进力度还在继续加大。曾因“五请院士当顾问”而在种业界传为佳话的方才臣说：“知识的价值是由驾驭知识的人才来实现生产力转化的。我们不但要吸引和聚集最优秀的人才，还要给他们创造最优质的科研环境，配套国际最先进的研发仪器设备，做到人尽其才、才尽其用。”
“北京市科委党组书记杨伟光来国家重点实验室北京研发中心考察时说，你们需要打造‘类国外’科研环境。我说，我们要创造‘超国外’科研环境。”方才臣笑着说。
他认为国内做种子研发的“课题组”管理模式有许多弊端：“科研人员跟进每一个育种环节，不但没法做精、做深，而且各个课题组之间还会有很多重复性的工作，造成资源浪费和效率低下；此外，一旦课题组的某个科研人员离开，就会影响整个研发工作的顺利开展。”
方才臣表示：“我们用一种‘流水线’的管理模式，让科研人员分别在不同的育种环节有的放矢、各展所长，不但避免了科研工作的重复，还有效地保障了整个研发工作的高效推进，规避了因为个别人才的流失给整个研发工作带来的巨大损失。”
“正是有了这些优秀的人才和良好的科研管理模式，再依托国家重点实验室和国家发改委牵头评估的冠丰种业国家企业技术中心，我们的研发团队正在同时开展农作物常规及杂交育种和分子生物技术育种等工作，让冠丰种业的农作物种质创新能力跻身全国种业企业前三甲。”万向元说。
方才臣问记者：“富士苹果好吃吧？那是引进日本的优良品种。”他说，“只有自主研发出我们自己的优良农作物新品种，我们的农作物产量和质量才能真正搞上去，人们才愿意买我们的种子、吃我们种出来的粮食！”
现代农作物育种关键核心技术的重要性日益受到国家的重视，这让方才臣充满干劲和信心：“美国的玉米平均亩产700多公斤，而我们目前还不到400公斤，最重要的原因就在于种子。”他不但希望多控智能不育技术在玉米育种和制种上得到应用和推广，还希望将来能把它应用在更多的农作物种子上：“中国仅有世界约10%的耕地，却肩负着养活世界20%的人口的重任。我觉得冠丰种业作为民族种业的代表，在研发和生产出高产优质的种子上，责无旁贷。”
