农业强国看开局 从“一粒种”看科技赋能农业生产
2023-12-18 195

  农业强国看开局,现代农业看杨凌。12月18日,央视《朝闻天下》栏目“农业强国看开局”专题节目,以《让更多种子装上“中国芯” 看科技如何赋能农业生产》为题,用时7分42秒,深入聚焦先正达杨凌育种技术中心试验基地玉米加速培育全过程。

  今年是加快建设农业强国的起步之年。建设农业强国,利器在科技。而种子,作为农业的“芯片”尤为重要。农业农村部最新发布,我国启动实施种业振兴行动三年来,取得阶段性成效,国家级制种大县和区域性良种繁育基地供种保障能力提高到75%。

  在我国,玉米不但是重要的粮食品种,也是主要的动物饲料和工业原料。增产是这些年玉米育种的一个重要方向。

  在位于陕西杨凌农业高新示范区的种业大厦,育种专家们正在对即将上市的一个高产抗病玉米新品种进行纯度检测,这也是这个玉米新品种进入推广种植阶段的最后一步。

  中国中化先正达集团杨凌技术中心分子检测中心科学家 唐鑫锐:因为我们所有商品化的品种在上市之前,都需要对它的纯度做一个确定。只有符合纯度要求的品种,才可以进行上市,这也是我们对整个玉米种子质量的一个把关的过程。

  育种专家告诉记者,他们正在进行纯度测试的这个玉米新品种具有广泛的适应性,可以在我国东北、华北以及西北等多个地区的适宜区推广种植。在干旱贫瘠地区,它茂盛的根系,能有效地利用水分和肥料,帮助农民节省水资源,实现丰收。

  就在2022年,这里选育的101个品种通过国家审定,其中有21个玉米新品种,2023年有121个品种通过国家审定,其中玉米新品种44个。新品种加速培育的背后,是一系列育种新技术的不断创新应用。

  中国中化先正达集团杨凌技术中心性状整合中心负责人 杨炳鹏:育种新技术也加速了我们整个育种进程。我们进行数据分析,之后筛选出具有优良特性的,一些具有高潜力的品系,投放到我们遍布全国的测试体系。最终经过两到三年的测试,我们能够获得具有高产稳产、抗病性比较优良的品种,并将具有优良特性的品种推向市场。

  据了解,2021年种业振兴行动实施以来,农业农村部指导各地在种质资源保护、重大品种和关键技术创新、国家级种业基地布局建设等方面取得了许多关键性突破和标志性成果。目前,全国新收集农作物、畜禽、水产种质资源53万余份,由216个农作物制种基地、300个种畜禽场站组成的良种繁育“国家队”,推动供种保障能力由70%提高到75%。

  育种专家在选育一个品种时,其实就是将最优秀的基因组合到一起的过程,选择一份优良且稳定的基因。过去这项工作是育种专家们通过作物的田间表现来进行判断和筛选的,偶然性较大。随着科学技术的发展,如今,科学家可以通过一种更加精确且高效的方式来加速选择,这种方式就是分子检测。简单来说,分子检测就是直接从基因层面去判断一个作物材料是否具有育种专家想要的性状。

  在杨凌农业高新示范区,这里的高通量分子检测平台,每天可以产生40万左右的数据点。而一个数据点,就代表某一个玉米种子某一段DNA的特点。

  中国中化先正达集团杨凌技术中心分子检测中心科学家 唐鑫锐:在过去我们的育种专家,他们可能需要在田间,收集一些需要的性状。这个往往需要很长的时间,可能需要一个作物季才能收集到这些数据。现在在我们这边,可能只需要一到两周,通过我们的分子标记,就可以拿到想要的性状,或者它的一些特征。这大大加速了我们育种的流程跟育种的速度。

  除了高通量检测平台这样的效率高手,这里还有另外一个火眼金睛的高精准度检测平台,可以将玉米DNA每一轮的反应情况进行记录,最终可以精确告诉育种家玉米DNA的情况。

  利用这样的分子检测技术获得的数据,再加上田间获取的数据,开发出预测模型,就可以从数十万育种材料中筛选出“优等生”,通过DNA检测技术大大节省了成本,加快了速度。

  在中国中化先正达集团杨凌育种技术中心试验基地,有一座温室。在这里,玉米育种一年可以达到四到五代的水平,相较传统育种提速2.5倍有余。

  工作人员告诉记者,这个自动化环境调控温室,占地12000平方米。在温室顶部,可以看到亮起的一排排紫色的小灯泡,它们是根据玉米生长所需的红橙光和蓝紫光合成的,在这里的温室,同一时空可以看到不同生长阶段的玉米。

  玉米是喜光作物,并且它有自己偏爱的光谱,相对其他光,玉米更喜欢红橙光和蓝紫光。可根据玉米生长的需求和外界自然光的变化,实现光强的动态调节。

  中国中化先正达集团杨凌技术中心性状整合中心科学家 牛瑞龙:为了满足玉米一年四季能够正常生长,所以我们会调整它温室的一些参数,包括温度湿度以及光照强度。不同的季节我们就会有相应的参数去指导。

  记者注意到,这里不时有科研人员通过预测育种分子标记筛选技术,选择潜力性状好的幼苗移栽。科研人员告诉我们,大约1000个胚芽当中可以选中100个左右的幼苗,再从100个幼苗中选择10株左右进行移栽。而常规育种,一粒种子种进大田直到长大成穗,才能掌握它的性状,现在借助新技术,玉米生长的每个阶段,都在筛选优等生,帮助育种专家缩小目标群体,从而更精准地锁定理想性状。

  在培育一粒种子的过程中,从玉米种子不同性状的寻找到新品种的培育,背后是成百上千名科学家们的努力。他们从种子入手,在种质资源、育种技术上不断创新,让更多种子装上“中国芯”,让我们把饭碗端得更牢。