媒体报道

种质资源与生物育种

作者:水稻基因组育种工程   文章来源: 水稻基因组育种工程   发布日期: 2021-03-18 14:22:33   浏览次数:0

 

  今年把这个种质资源和生物育种两个词炒的很热,但是,育种圈里种质资源不好用,生物育种不会用的现状是普遍存在的,不会因为喊口号就能普及,也不管现在已经到了育种几点零的时代。真的把生物育种和种质资源用起来,有效果才是王道。于我看来,能让种质资源好用,就必须靠生物育种方法。

  简单讲讲育种的近现代史和种质资源的关系

  过去的育种,一拼经验,二拼工作量,三拼运气;这个种质资源大概就是指的运气。从第一次绿色革命的矮化,一个IR8火遍全球,再到野败胞质及其恢复系保持系的三系配套,光温敏两系的发现和应用,这些都是个别有经验的育种家群体,在极大工作量下发现的稀有的种质资源,再经过一群有经验的育种家改造和测试,才得以发扬光大。这些资源均具有可遇不可求的特性,并不是一定努力就可以发现的,是需要运气的,因此说,以往对种质资源的成功运用是需要运气+经验+工作量。如果从另一个角度看,似乎还可以得到另一个结论:那就是,每一次育种/育种方法的飞跃都是对稀有种质资源的利用。

  生物育种

  讲讲定义(来源于百度):利用遗传学、细胞生物学、现代生物工程技术等方法原理培育生物新品种的过程。比较官方,我理解很简单,就是要把育种从“经验”型选育过渡到“先验”型选育,而先验就必须要有遗传学知识,提高选育效率就需要分子生物学,细胞工程技术。这个生物育种的叫法很聪明,国家层面提出来就涵括了现在流行的一系列方法:转基因,基因编辑,分子标记辅助选择,基因组育种,基因组设计育种,基因组选择等等等,总而言之一句话,我理解,所有选择了基因的育种方式都可以叫作生物育种。

  生物育种是对基因妖魔化的更正?

  看看世界几个种业巨头,肯定是生物育种的大家,一个是BT类抗虫基因,一个是BAR类的除草剂抗性基因,成就了一批巨头,刻意回避也摆脱不了我国在这方面的商业化失败(不是科学研究失败)。即使国内阻力大,也没看见能在世界其他地方能开花结果(的确是有一些,但是并没有影响力)。现在提这个生物育种,是不是在一定程度上是在为改变过去的一些做法做铺垫,过去两年陆续有几个企业在这方面从十几年的媳妇熬成婆,着实不易。

  基因真是个好东西,特别是稀有的!

  扯远了,回到第一段的文字,里面提到了,每一次育种/育种方法的飞跃都是对稀有种质资源的利用。换个说法,每一次育种/育种方法的飞跃都是对稀有等位基因的利用,是完全没有问题的。从矮化的sd1基因,野败胞质的WA352,恢复基因Rf3,Rf4,再到光温敏的tms5,pms1,pms3。这些基因是三次育种技术飞跃的必要条件,但是有些并不是充分条件,例如tms5并不能完全决定起点温度,但是没有他就不可能有光温敏。不能神化基因的作用,但是基因的确是作为一个决定因子的存在,没有他是不行的。上面列的几个基因在当年一定是稀有的,而现在是普遍存在的。而目前的育种之所以说同质化太高,实质就是近亲繁殖太多,不引入新的种质资源得不到有效提升,但是引入新的种质资源,却不知道选择什么性状,也就是不知道能选什么基因。

  什么基因是稀有的?

  我们国家的水稻功能基因组研究是全世界最好的,这个不是吹牛,特别是近些年,2018年以后,文章爆棚。近期粗略的查了下,发在高影响因子SCI论文(IF>9)上的水稻功能基因文章有883篇,而4<IF<9的文章有1600多篇,在2010年前后,只要是首发克隆了某个重要性状的功能基因,做完细胞学,生化,分子实验,哪怕就是育种家普遍已经选择过的,就至少可以发个Nature子刊,到2020年左右,因为基因太多,一般最好的只能发到9左右了。但也有例外,那就是看上去真有用+但是真没有用的基因(稀有等位基因),例如最近大热的氮利用、除草剂、株型等等,物以稀为贵的道理体现的淋漓尽致,这不是唯文章论,的确是这样,影响因子越高越可信。

  除了这一类以外,还有一类,那就是籼粳分化的基因。例如每穗粒数,粒型,抗寒等等。这类基因被忽视,因为亚种间的生殖隔离,但是他们的确是好用的,于是才有了籼粳交的成功。

  题外话,水稻育种有两家自成体系的单位,一个在宁波,一个在上海,不育系恢复系都是自己出(就厉害在这里),面积还很大,这个真的是很了不起,仔细想想,他们对种质资源的利用是不是值得称道呢?

  功能基因组越强大,种质资源越好用

  因此,本文最后就想表达这样一个观点,功能基因组蓬勃发展20年,该开花结果了。育种或者说遗传改良简单的说也就是缺什么补什么,操作起来可能不像说的那么容易,种质资源的确不好用,但是如果知道要利用里面什么基因,其难度就会大大降低,以前大伙补点抗虫抗病基因,现在的确是可以补些新东西了,稀有的东西。

 

  来源:水稻基因组育种工程

  图:小年习俗

  转自https://mp.weixin.qq.com/s/CXQkPRQYQAz_1EhbzgtXDw