中国拥有8700多家种子企业,但其中95%以上仍停留在传统育种水平,与美国等发达国家在种业生物技术方面存在显著差距。美国密西西比州立大学植物遗传学专家汤斌博士在江苏省科技工作者活动中心指出,利用分子生物技术推动种业突破性发展已刻不容缓。生物技术育种不仅能提高单位面积产量,还能有效缩短育种周期、防治病虫害和杂草,减少农药和化肥的使用,对人口大国中国意义重大。
传统育种方法依赖经验性选择、杂交和回交,存在盲目性、周期长等问题。而现代分子生物技术育种,包括数量性状位点(QTL)定位、基因发现、分子标记辅助选择、基因组选择和基因工程,已进入大规模应用阶段。全球已有6000多项农作物生物技术成果进入田间试验,未来种业竞争焦点在于生物技术,尤其是DNA标记辅助育种和基因工程。
分子育种的核心在于理解植物群体基因表达与表型的内在关联,通过选择遗传分离的亲本品系、获取基因标记、利用第二代测序技术和统计方法确定预测表型的DNA标记。标记辅助选择可在苗期进行单株筛选,大幅节省时间、精力和资源。分子育种可实现以下目标:缩短半野生群体转化为商业品种的周期;使现有品种快速适应新环境压力(如抗病虫害);将野生品系的有价值特性导入栽培种;操作复杂性状如杂种优势;对孤生作物(如小米、山药)进行有效选育。
基于中国国情,汤斌建议将传统育种与生物技术结合,建立分子水平的种质资源库,将分子标记辅助选育和种质鉴定贯穿育种全过程。高通量分子育种的关键在于自动化仪器设备,能够高效提取和分离高纯度DNA/RNA,实现苗期单株选育。目前中国面临技术瓶颈:科研机构分散、小型实验室居多,基础研究水平低,已鉴定的基因标记和QTL图谱难以直接应用于育种。因此,亟需整合资源,突破高通量技术,推动种业转型升级。