科技创新积蓄中国水稻产业发展动能
2017-04-20 10:12

4月12日下午,首届中国(三亚)国际水稻论坛特设科技创新分论坛,多位国内外水稻专家多区域、全方位地分享了水稻科技创新成果。除了品种改良,在育种技术创新方面,本次论坛还向与会人员呈现了全基因组选择导向的水稻强优杂交种创制、水稻航天生物育种研究以及水稻表型组学数据库构建和遥感技术等先进技术。

如何进行水稻科技创新?华智分子育种平台总监肖金华和国家植物航天育种工程技术研究中心主任、华南农业大学教授陈志强都认为植物育种创新主要在于育种方法的创新和新育种材料的发现与创新。

肖金华认为,想要实现水稻育种科技创新,分子育种将是作物遗传改良的下一个重大突破,其中全基因组选择使用SNP(单核苷酸多态性)分子标记最为先进。相比于传统的育种方法,分子育种更加快速、精准、创新以及高校,能用同样的人力物力资源,创造更多、更好的品种。报告数据显示,使用全基因组选择预测模型进行220万个可能的水稻杂交品种中选出2万个杂交种的成本比传统配组方法成本节省4700万元。当然,全基因组选择是需要有前提条件和硬件措施条件的,需要对品种进行高密度的全基因组SNP标记,需要高世代的育种品系,高效、低成本、高密度的SNP分型平台,已被验证的预测模型,以及强大的数据处理和分析系统作为支撑。

(国家植物航天育种工程技术研究中心主任、华南农业大学教授陈志强)

陈志强则从航天育种的角度进行探讨。所谓植物航天育种,是利用航天搭载工具(返回式卫星、宇宙飞船、高空气球等)所能达到的空间环境(高真空、微重力、强辐射等)对植物种子诱导产生遗传变异,诱变后代通过地面筛选,选育出新种质、新材料,培育新品种的育种方法。17年来,水稻航太难生物育种成效显著,目前共育成36个水稻新品种(组合)通过国家及省级审定,还有3个超级稻品种。

对于水稻航天育种的未来展望,陈志强认为要紧跟国家战略需求,与我国快速发展的空间高新技术紧密结合,同时吸收国内外先进生物学技术,在建立完整研究平台和生物育种产业链基础上实现航天生物育种共性关键技术、水稻特性种质资源创建、适合直播、轻简化和机械化生产的重大水稻新品种培育和航天诱变机理研究等四个突破。

(武汉大学朱英国院士团队研究员吴贤婷)

在水稻育种中,表型组学也是非常重要的育种技术。武汉大学朱英国院士团队研究员吴贤婷表示,研究表型组学的意义在于作物育种的核心就是恰当表型性状选择组合,并且,基于机器的数据采集技术可以在不同水平上量化和精准测量复杂表型性状指标。据了解,多个表型性状的高通量测量和数据采集使得超大规模育种群体筛选可以在低成本和低人力条件下高效进行。她还将育种比喻作表型、基因型和环境这三大因素平衡的科学与艺术。

水稻表型组学研究是基于单一性状的数据库构建和共享。该数据库可以采集同一优良品种在不同物候条件下的全生育期光谱数据,也可以采集不同优良品种在同一作物条件下的全生育期光谱数。通过大量数据的累积,将数据与基因组等相结合,便可以分析除优良品种或性状的生长模型。这些海量的数据关联分析需要机器的深度学习和人工智能分析,在建立水稻优良表型的精确模型后,通过人工智能分析进行大面积筛选优势品种,就可以真正知道育种选择和组合。在报告中,吴贤婷还向嘉宾展示了遥感技术在水稻关键表型性状远、近距离范围内的实际应用。关于此项研究,吴贤婷表示,此项研究的目标在于建设农业信息系统和杂交水稻表型组学数据库和育种平台。

文/南方农村报记者 植仁政 黄帼蓉摄影 马炳华