9月28日,上游新闻记者从西南大学获悉,西南大学团队历经八年努力,成功研发全球首张油菜液相育种芯片——油菜50K液相育种芯片。
要想收成好,首先要种子好。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。这就是“种质资源”“育种技术创新”。
“一堆种子摆在面前,经验丰富的人也许能凭借肉眼观察其好坏,但哪种种子长出来的植株更高?哪些种子的产量高?哪种种子不容易生病虫害?这些问题则必须依靠现代科技。”西南大学农学与生物科技学院教授卢坤称,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。
正因如此,近年来,育种芯片的研发在育种技术创新上也非常重要。
育种芯片和传统意义上的手机电脑等工业芯片不同,是生物物种基因检测的重要工具,通过生物芯片可以读取生物样本DNA数据。“简单来说,育种芯片可让研究人员了解这类种子的大部分特性,从而指导重要品种培育。”卢坤说。
当然,育种芯片的形式也有不同,大致分为固相芯片和液相芯片两类。液相芯片在价格上极具优势。从原理来讲,传统的固相芯片是基于荧光检测,根据荧光强弱进行反应。由于反应位点固定,且以板为单位进行使用,即使只有效使用了其中一个芯片单元,都会造成整板芯片报废,这在无形之中增加了研发成本。而液相芯片是基于DNA的捕获,然后再进行测序,它对同一个位置进行了多次的测序。准确率不仅更高,且位点设计更为灵活,成本价格也仅占固相芯片的1/5。
“油菜过去有育种芯片,但不是液相芯片;液相芯片有其他领域,但不是针对油菜。油菜液相育种芯片则是全球首张。”卢坤说。
据了解,该团队历时八年,前期对全球588份有代表性的油菜品种进行了全基因重测序,挖掘出500万多个SNP位点,然后从中筛选了5万多个位点,设计了这款液相育种芯片。该芯片能为油菜靶向捕获测序、遗传分析和基因组育种提供基因组学资源。
卢坤介绍,之所以聚集油菜领域,是因为油菜作为我国重要的油料作物,每年为国家提供50%以上的国产食用油,对扩大油料生产,保障国家粮油安全有重要意义。
“育种从古至今,已经历了四代变革。”卢坤说,第一代是人类将作物驯化为栽培品种;第二代是常规育种,如杂交育种;第三代是分子标记辅助选择育种;第四代是智能化生物育种,以全基因组选择和基因组设计育种的方式获得新品种。
卢坤表示,油菜液相育种芯片的研发只是一个中间环节,前期团队完成了油菜全基因组重新测序,鉴定出全球油菜的上百万个变异位点。“未来,我们将基于该芯片构建智慧设计育种平台,利用平台,设计好基因型,培育出国家和农民需的新品种。”
上游新闻记者 钱也