守护植物基因的全球种质资源库
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今年6月, 记者去到了中国农业科学院东门所在之处, 从远处就被白色的具备现代化特点的那栋建筑所吸引。那建筑正面部位的墙上, 由“禾”跟“重”组合而成的篆刻字“种”显得特别醒目。而这里正是被称作种子“诺亚方舟”的国家作物种质库存在之地, 它是一座总保存规模能达到150万份而且能够满足未来50年长期战略需求的“大国重器”。
从40万到150万份的跨越
20世纪80年代, 我国那声名远扬的作物种质资源专家董玉琛, 提出了种质资源入库的技术路线, 主持开展建设国家作物种质库, 使得当时我国作物种质资源保存数量一下子跃居世界前列。可是呢, 最初的设计容量仅仅只有40万份, 并且保存方式也很单一。到了2021年, 国家作物种质库被扩建、得以扩建, 达成了从保存能力到技术手段的全方位跨越, 总保存规模提升到了150万份。
一间间库房在5层楼高的种质资源库中, 那里整齐摆放着种子瓶、试管苗容器以及液氮罐, 这些上面都贴有二维码、条形码。“每个种类的种子都有着自身的身份信息。”中国农业科学院国家作物种质库执行主任辛霞如此介绍。这座库房涵盖零下18℃低温长期库、零下196℃液氮超低温库、试管苗库以及DNA库这四大类库房, 能够满足各类农作物种质资源保存需要。
CT扫描与机械臂的智慧守护
曾几何时, 于入库种子质量检测这一环节当中, 往昔工作人员大多凭借肉眼或者显微镜去观察种子外观。然而现如今, CT扫描、电子传感器、光谱仪等无损检测技术被运用来检查种子完整度、饱满度以及活力状态。如此一来, 这不但提高了检测效率, 而且还减少了对珍贵种子的消耗。从普通用户的视角来看, 这项技术革新最为直接的影响便是, 我们餐桌上的粮食种子质量更具保障了。
步入种子存取环节, 记者目睹那灵活且敏捷的机械臂, 把装有种子并已贴上标签的瓶子运送至传送带, 传送带上方名为“蜘蛛手”的装置自动抓取瓶子放进种质箱, 堆垛机依据指令把箱子放置到立体种子架上。往昔, 工作人员得身着棉衣, 于零下18℃的低温库里登高爬梯去存取种子。如今, 种子架由原先的三四米调高到10多米, 存取作业全由机器执行, 库房方面, 空间利用率以及存取效率均得到大幅提高。辛霞如此表述。
62万份种质资源跃居世界第一
由国家作物种质库作为关键构成的保存体系, 长久以来保存了水稻、小麦、玉米、大豆等种质资源达 62 万余份之多, 其总量在世界范围内稳居首位。此项政策颁布之后, 使我联想起之前某农业科技公司于种质资源保护方面的艰难起始阶段, 它采取的应对举措是投入巨额资金自行建造小型库房, 然而其规模与效率远远比不上国家库。现今, 国家作物种质库为我国种业科技实现高水平自主自强、种源自主可控给予了强有力的物质保证。
从追赶到并跑, 再到领跑, 中国种业的跨越, 国家作物种质库是见证者。全球气候变化在加剧, 极端天气频繁出现, 这样的背景下, 农作物抗病性状的重要性越发明显, 抗旱性状的重要性越发明显, 耐盐碱性状的重要性越发明显, 耐高温性状的重要性也越发明显。发掘优异基因资源, 利用优异基因资源, 正日益成为国家作物种质库进行布局的重要方向。
天书计划2.0挖掘基因密码
种源物质的守护并非仅仅局限于“存”, 其实更着重于“用”。针对数量庞大的种源物质, 怎样高效率地发掘其所潜藏的遗传讯息, 这是横亘在科研工作者面前的关键课题。在农业农村部的部署安排之下, 国家作物种源库里开启了种源物质基因型以及表型精确鉴定工作。辛霞进行介绍时表明, 科研工作者已经达成了42.8万份农作物种源物质的基因型鉴定, 以及6.3万份核心资源的表型精确鉴定。
2025年5月, 由中国农业科学院作物科学研究所牵头, 联合国家作物种质库等相关单位, 共同发起了作物种质资源“天书计划”2.0。中国农业科学院作物科学研究所所长周文彬介绍说, 该计划会组建核心种质群体, 这个群体要覆盖水稻、小麦、玉米、大豆四大粮食作物95%以上的多样性。还要创建“基因型 +表型 +环境型”标准数据集。并推动形成“资源—数据—挖掘—设计”一体化育种体系。
野生近缘种成育种利器
于基础研究范畴, 科研团队成功达成了我国小麦育种历程里具代表性品种的高质量基因组组装, 明晰了小麦基因组变异规则与品种演进脉络。进行了调控水稻高产的关键基因克隆, 敲定了水稻高产育种核心靶点, 先后攻克了籼粳稻杂种不育、水稻穗粒数调控、玉米籽粒营养转运等多项关键分子机理。这般成果为作物分子设计育种、高产优质新品种培育供给了全新理论依据。
辛霞进行介绍, 农作物野生近缘种身为作物育种的“天然基因库”, 里面蕴藏着抗病虫害、抗逆性等优良基因。国家作物种质库已牵头达成2.4万份野生稻种质资源全基因组重测序, 精确挖掘出抗病虫、耐逆等优异等位基因385个。筛选出全生育期耐盐、抗褐飞虱、抗稻瘟病等具有重大育种潜力的野生稻骨干亲本100余份, 为水稻遗传改良与国家种源安全提供了核心种质资源。
每一粒种子承载未来可能
就如同中国科学院院士钱前讲的那样: “种子属于农业的芯片, 种质属于芯片里的芯片, 种质库是遗传育种的‘人才库’。”于这座种子“诺亚方舟”之中, 每一项技术上的突破都针对端牢中国饭碗增添着底气。从普通用户这个角度去看, 这项技术革新最为直接的影响是, 我们所吃的每一口粮食, 背后均有硬核科技守护着品质以及安全。
以投资者视角剖析来看, 国家作物种质库的扩建行为, 以及精准鉴定工作, 会直接对种业龙头企业形成利好态势, 进而促使育种效率得以提升, 推动新品种开发进程。而消费者会因之受益于更高质高产、更具抗逆性、品质更为优良的粮食供应, 餐桌上的米面粮油将会变得更加丰富且安全。在未来, 伴随“天书计划”2.0等项目的推进, 中国种业有希望在分子设计育种领域收获更多突破。
尊贵的读者，令您思索一下, 于如今这般极端天气频繁出现的状况之下, 去守护一粒种子这一行为所具备的价值究竟会有多么巨大, 请问? 欢迎您在那评论区域之内分享出您个人的见解, 同时还请您为本文点赞并且进行转发行为, 以便能够让更多许多的人知晓这一座守护着我们赖以生存的饭碗的犹如“诺亚方舟”一般的存在！
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