作者:刘如楠 来源: 中国科学报 发布时间:2022-9-23
选择字号:
企研合作:专注分子设计育种,抓牢农业“芯片”

 

刘方在现场开展野生棉材料调查。受访者供图

■本报见习记者 刘如楠

9月23日,是第五个“中国农民丰收节”。农民是否取得丰收,作为农业“芯片”的种子至关重要。不仅如此,种子的质量与安全还关系到农村稳定、农业增效的大局。

随着分子设计育种成为引领作物遗传改良的前沿技术,越来越多的研究者希望借助基因组测序、多组学分析、生物信息学的利器探索基因调控奥秘,提高育种效率。

诺禾致源以其专业的技术、平台和服务,正受到越来越多研究者的青睐,合作成果频出。近一个月内,诺禾致源与中国农科院等国内外研究机构合作,针对棉花、大豆、大蒜等作物的组学研究,在美国《国家科学院院刊》(PNAS)、《基因组生物学》(Genome Biology)、《中国科学:生命科学》(SCIENCE CHINA Life Sciences)等国际知名期刊上发表3项重要研究成果,为农业作物的改良育种提供了有价值的数据基础。

专注分子设计育种,抓牢农业“芯片”

种子被誉为农业“芯片”,种子创新是推动农业发展的核心动力,生物育种则是生物农业的首要方向。种质资源和育种技术创新是突破种源“卡脖子”技术的首要关口。我国在农业作物种质资源重要性状精准鉴定和创新利用方面还有很大的提升空间。

以此为背景,近年来,我国对种子的重视程度日渐加强。2020年,中央经济工作会议作出重要部署,把解决好种子和耕地问题作为未来重点任务之一;

2021年,“十四五”规划和2035年远景目标纲要提出,把生物育种等列为强化国家战略力量重点发展的八大前沿领域之一,并明确提出加强农业良种技术攻关,有序推进生物育种产业化应用,培育具有国际竞争力的种业龙头企业,开展种源“卡脖子”技术攻关,提高良种自主可控能力;

今年2月22日,2022年中央一号文件,即《中共中央 国务院关于做好2022年全面推进乡村振兴重点工作的意见》正式发布,强调大力推进种源等农业关键核心技术攻关、全面实施种业振兴行动方案、推进种业领域国家重大创新平台建设等,为种业提供了持续、全面、强有力的政策支持和方向指引。

前不久,农业农村部办公厅发布关于扶持国家种业阵型企业发展的通知,从创新能力、资产实力、市场规模、发展潜力等多维度对国家种业阵型企业开展遴选。其中,诺禾致源作为提供技术支撑的专业化平台入选国家水产种业阵型企业。

成立于2011年的北京诺禾致源科技股份有限公司,是目前国内基因科技服务领域的领军企业。其业务涵盖生命科学基础科研服务、医学研究与技术服务、建库测序平台服务等,与全球众多学术机构建立了广泛的合作关系,服务客户超过6100家。其中,全球学术研究Top100机构已覆盖99%。

在分子设计育种方面,诺禾致源一直致力于为农业科学家提供前沿、全面的生物技术和产品,为鉴定、积累农业种质优良品种的重要农艺经济性状相关的分子模块与基因提供专业平台,为我国打好种业翻身仗贡献诺禾力量。

高水平研究合力补全异源四倍体棉花演化拼图

最近,发表在PNAS上的研究成果是诺禾致源与中国农业科学院棉花研究所科学家合力应用组学技术助力分子设计育种的典型案例。该研究补全了异源四倍体棉花的演化拼图,填补广泛种质的陆地棉的驯化历史空白,强调了野生品种的有利基因渗入栽培棉花适应气候变化的潜力,为棉花育种良种提供了基因组背景。

约150万年前,来自非洲的二倍体棉和来自美洲的二倍体棉杂交、基因组加倍形成了7个异源四倍体种。其中陆地棉、海岛棉以其优良的性状迅速征服了世界,目前两者产量占比90%以上。

为何基因组加倍之后,产量、质量等得到陡然提升?这是所有棉花研究者都想探寻的奥秘,和棉花打了20多年交道的棉花研究所研究员刘方也不例外。

“如果我们能解析出除上述栽培种之外的其余野生种的基因图谱,并进行分析对比,就能进一步了解在野生到栽培的演化过程中究竟保留了哪些基因、丢掉了哪些基因?这样整个演化历史就会更加清晰。”回忆其研究初衷,刘方说。

考虑到自2012年起,棉花所就曾与诺禾致源展开研究合作,刘方第一时间想到了诺禾致源。

听了刘方的想法,诺禾致源研发合作中心首席科学家田仕林给出了积极回应:“目前棉花的野生品种基因组的空缺一直是棉花基因组学研究的遗憾,通过组装野生棉花的序列,我们可以推断四倍体棉花的完整演化历史。而组学技术能够对野生棉花的基因精准预测,比较基因组学技术能够解析棉花基因组序列和基因的差异。”

双方一拍即合。从研究方案、基因组测序,到数据分析、调整归纳,直至最终的论文撰写,双方科学家进行了一轮又一轮的讨论和验证,最终补全了异源四倍体棉花的演化拼图。

在刘方看来,基因测序技术、多组学设计和生物信息分析等引领农业育种走向更深处。“我们对作物表型、性状等的认识,并不是只靠基因序列就能实现。关键在于,不同基因组之间如何形成了调控网络,又是怎么发挥综合作用的。”

“这其中,专业的技术平台和生物信息科学家不可或缺。正是有了诺禾致源的参与,整个研究才更完整、更有意义。”刘方说。

研究物种500多个,发表研究成果950多篇

近年来,诺禾致源在参与现代棉花育种研究方面可谓硕果累累:

今年7月,鉴定出棉纤维发育中极端表达的基因和新的等位基因,为解析纤维长度变异提供了新思路;

2021年,组装陆地棉、海岛棉两个高质量基因组,填补了现代棉花品种基因组缺乏的空白,并揭示了与棉花品质、产量、抗病等性状相关的结构变异和功能基因;

2018年,首次完成主要棉产国的419份陆地棉核心种质的基因组重测序,首次为育种改良提供重点关注基因……

除了棉花外,在大豆、大蒜等农业重要作物的研究成果中,也频现诺禾致源的身影:

9月7日,诺禾致源联合中国农业科学院麻类研究所等国内外多家研究机构,在国际权威期刊Genome Biology上发文,系统解析了大蒜的种群结构。科学家此次绘制了大蒜的变异图谱,并探索了其进化历史,为基于大蒜基因组学的育种研究提供了宝贵资源;

8月19日,诺禾致源联合中国农业科学院作物研究所,在SCIENCE CHINA Life Sciences上发表文章,通过对2214个大豆样品的基因组序列分析,揭示了大豆的地理扩张与育种过程中的进化历史……

截至目前,诺禾致源参与研究物种超500个,发表研究成果950余篇,其与科学家们的通力合作为技术创新和后续研究奠定了坚实基础。近日国家种业阵型企业利好政策又为诺禾致源指明了发展方向,田仕林表示:“未来,诺禾致源一定会尽可能发挥带头作用,持续创新技术和解决方案体系,为全球科学家的每项研究保驾护航。”

种优则粮丰,粮安则民安。可以预见,企研合作必将成为推动分子育种技术不断发展应用的有效手段,两者合力,必将能够切实推进种业振兴,为粮食安全这个“国之大者”加油助力。

相关论文信息:

https://doi.org/ 10.1073/pnas.2208496119

https://doi.org/ 10.1111/pbi.13874

https://doi.org/10.1038/s41588-021-00910-2

https://doi.org/10.1038/s41588-018-0119-7

《中国科学报》 (2022-09-23 第2版 综合)
 
 打印  发E-mail给: 
    
 
相关新闻 相关论文

图片新闻
百兆瓦先进压缩空气储能电站并网发电 在离太阳更近的地方
全球最大液流“电力银行”10月上线 我国成功实施问天实验舱转位
>>更多
 
一周新闻排行
 
编辑部推荐博文