近年來(lái)，中國(guó)科學(xué)院大豆分子設(shè)計(jì)育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在環(huán)境友好型大豆分子設(shè)計(jì)育種以及大豆高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、養(yǎng)分高效利用、抗病等控制大豆重要農(nóng)藝性狀基因的發(fā)掘取得一系列成果。
通過(guò)先進(jìn)的大豆分子設(shè)計(jì)育種平臺(tái)，培育的環(huán)境友好型大豆新品種，為改善東北黑土地作物種植結(jié)構(gòu)和減藥提供了優(yōu)良的新品種。開(kāi)發(fā)了大豆株型智能自動(dòng)獲取技術(shù)、大豆葉型定量分析技術(shù)、大豆莢粒數(shù)性狀定量分析技術(shù)和種子形態(tài)分析和自動(dòng)獲取技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了大豆重要農(nóng)藝性狀的定量分析比較；建立了5124份大豆表型組數(shù)據(jù)、2537份大豆重測(cè)序數(shù)據(jù)、1738份大豆轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)形成的多組學(xué)整合數(shù)據(jù)庫(kù)，解析控制大豆重要農(nóng)藝性狀基因的7025個(gè)遺傳位點(diǎn)，為大豆分子設(shè)計(jì)育種提供了全基因組技術(shù)路線。通過(guò)分子設(shè)計(jì)培育的大豆品種是分子設(shè)計(jì)育種理論的成功實(shí)踐，對(duì)提高我國(guó)東北大豆產(chǎn)量以及東北大豆品種更新?lián)Q代，具有重要意義。
來(lái)自中國(guó)海關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2020年我國(guó)累計(jì)進(jìn)口大豆首次超過(guò)1億噸，較2019年進(jìn)口增加1182萬(wàn)噸。大豆產(chǎn)需缺口巨大，高度依賴(lài)進(jìn)口，作為全球的大豆進(jìn)口國(guó)，我國(guó)大豆穩(wěn)定供應(yīng)面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)。
立足國(guó)內(nèi)生產(chǎn)，提高國(guó)產(chǎn)大豆產(chǎn)量，逐步降低對(duì)進(jìn)口大豆的過(guò)度依賴(lài)，有助于緩解國(guó)內(nèi)糧食結(jié)構(gòu)性短缺問(wèn)題，更好地保障國(guó)家糧食安全。在種植面積難以大規(guī)模提高的情況下，提高大豆產(chǎn)量的另一途徑，在于依靠科技力量增加畝產(chǎn)量。
這就需要依靠科研人員持續(xù)攻關(guān)，選育出更多高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)品種，在有限的土地上持續(xù)提高大豆產(chǎn)量，保障國(guó)內(nèi)食用豆制品供給�！安捎脟�(guó)際上先進(jìn)的品種分子設(shè)計(jì)手段，是目前實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)大豆育種突破的途徑�！敝袊�(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所研究員馮獻(xiàn)忠說(shuō)。
“從國(guó)內(nèi)外優(yōu)良品種的培育現(xiàn)狀與發(fā)展歷史來(lái)看，分子設(shè)計(jì)育種代表著未來(lái)的方向，在大豆中明確的功能基因越多，對(duì)于開(kāi)展分子設(shè)計(jì)育種越有利�！瘪T獻(xiàn)忠說(shuō)，相較于傳統(tǒng)育種，分子設(shè)計(jì)育種有其特有優(yōu)勢(shì)。馮獻(xiàn)忠解釋道：“傳統(tǒng)育種主要靠經(jīng)驗(yàn)。在如今的基因組時(shí)代下，我們探索的大豆分子設(shè)計(jì)育種可以通過(guò)定向選育，加快育種速度，這個(gè)方向的提升空間很大�！�
在馮獻(xiàn)忠看來(lái)，分子設(shè)計(jì)育種的核心是在全基因組的基礎(chǔ)上，對(duì)種子性狀進(jìn)行基因重塑�！胺肿釉O(shè)計(jì)育種就好比是蓋房子，我們不僅要對(duì)大豆每塊‘磚’的樣子了如指掌，還要對(duì)每間‘房’的功能進(jìn)行提前設(shè)計(jì)和規(guī)劃�！�
從大豆6萬(wàn)個(gè)基因中找到了負(fù)責(zé)生育的基因，并進(jìn)行了基因控制和改良，從而培育出了改變成熟生育期的全新大豆品種�！拔覀兺ㄟ^(guò)分子設(shè)計(jì)手段，采用不同優(yōu)良等位基因來(lái)控制大豆的性狀，比如讓豆莢里面結(jié)兩�；蛘呷�，讓晚熟的品種早熟�！瘪T獻(xiàn)忠表示，改良后的大豆莖稈更強(qiáng)、抗倒伏性好，在種植密度加大的情況下果實(shí)飽滿(mǎn)、蛋白質(zhì)含量高，從而了高產(chǎn)量。
此外，研究團(tuán)隊(duì)還開(kāi)發(fā)了大豆株型智能自動(dòng)獲取技術(shù)、大豆葉型定量分析技術(shù)、大豆莢粒數(shù)性狀定量分析技術(shù)和種子形態(tài)分析和自動(dòng)獲取技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了大豆重要農(nóng)藝性狀的定量分析比較。
針對(duì)大豆育種遺傳基礎(chǔ)狹窄及優(yōu)異種質(zhì)資源貧乏的問(wèn)題，馮獻(xiàn)忠團(tuán)隊(duì)以核心大豆骨干親本為材料，采用物理和化學(xué)誘變的方法，創(chuàng)制了容量為40萬(wàn)株系的大豆突變?nèi)后w，建立了大豆飽和基因突變庫(kù)和優(yōu)良變異材料庫(kù)。
馮獻(xiàn)忠說(shuō)：“我們已檢測(cè)到800多萬(wàn)個(gè)大豆基因組新變異，98%以上的大豆基因平均有3個(gè)以上的錯(cuò)義等位突變，并在此基礎(chǔ)上建立了5套高效分子標(biāo)記鑒定方法、3套快速基因定位和克隆方法，以及237個(gè)開(kāi)發(fā)育種可用分子標(biāo)記�！�
在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)克隆和鑒定了56個(gè)調(diào)控大豆高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆和生育期的重要基因，選育了778份優(yōu)異育種材料，為大豆新品種培育挑選出了優(yōu)異材料和靶標(biāo)基因。
“分子設(shè)計(jì)育種技術(shù)是我們的優(yōu)勢(shì)，讓我們有信心、有決心為國(guó)家重大戰(zhàn)略服務(wù)。”目前，馮獻(xiàn)忠團(tuán)隊(duì)正與巴西、俄羅斯及非洲等國(guó)家相關(guān)機(jī)構(gòu)合作，組織實(shí)施“全球大豆改良計(jì)劃”，為保障世界大豆安全供給提供“中國(guó)方案”。
來(lái)源：中國(guó)食品報(bào)社