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育种,从分子层面找“开关”

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2020年05月06日 11:07 农博网

  省农科院程远副研究员的工作之一是吃番茄。他曾在几小时内品尝了育种大棚里数百个大小不一、口味各异的新鲜番茄。

  程远还曾用同样的节奏吃辣椒。咬一口,嘴里冒“火”,额头冒汗。这时的窍门是赶紧用大量牛奶溶解口腔里充盈的辣椒素,让味觉尽快恢复,以品尝下一个辣椒的风味。

  程远说,像这样亲口“检验”种质资源,是育种工作者的日常。

  科研终将与餐桌关联

  培育种子,人类文明最为悠久的传统之一,在今天经历着全新的变革。展现在这位33岁育种人眼前的,是现代分子生物育种技术无比广阔且仍在飞速拓展的疆域。在传统试验田之外,更加关键的时刻往往发生在生物实验室里。电子显微镜屏幕上观察到的一处细微变化,也许就能塑造一个全新的品种,甚至引发相关产业的变革。

  走进省农科院蔬菜研究所的实验室,程远打开两个育种箱,两组辣椒正在做对照实验——其中一个育种箱的温度高达36摄氏度,辣椒就像处于8月酷暑之中,飞速积累着辣椒素。

  为什么天气越热收获的辣椒就会越辣?并非只有育种专家才关心这个问题的答案,至少饭馆老板也会想知道。“今天你在这家馆子点了一盘杭椒牛柳,觉得杭椒辣度适中,口味很好。天气一天热似一天,过了几天再去,就可能被同样一盘杭椒牛柳辣得眼泪直流。”程远说,“我们正在探寻的正是辣椒体内的一些特定基因和它们的高温响应机理,找到这个‘开关’并关上它,才有望解决辣椒辣度不稳定的问题。”

  程远非常清楚,自己在实验室里所做的基础性科研工作,最终必将与每个人的餐桌紧密关联。从一篇论文到农户的生计,这中间的距离其实并不远。

  加快从“跟跑”转为“并跑”

  过去很长一段时间,浙江种植西兰花的农户都要买进口种子。芝麻粒大小的种子价格被炒到一粒2毛钱,即便如此还经常无种可买。我省农科专家选育出进口替代品种后,成本骤降50%以上。目前,浙江牵头实施国家西兰花良种重大科研联合攻关,希望尽快研发出更多“替代进口、引领全国、带动产业”的西兰花新品种。

  正是这种对科技创新的热切呼唤让程远心潮澎湃。2010年到2012年,在浙江大学攻读博士学位期间,程远到美国普渡大学接受为期两年的联合培养。“初到美国时,感到无论是科研设施之先进,创新思维之开阔,都大大超过国内。”程远说,两年后回国,发现我们也在以超常力度加大农业科技创新投入,追赶速度惊人。今天省农科院的科研设备,已经与许多发达国家的实验室设备不相上下。在现代育种科技领域,中国正加快从“跟跑”转为“并跑”。

  精准给番茄口味“打分”

  取下一段辣椒果实,投入零下196摄氏度的液氮中,将其RNA表达即刻“封冻”,再提取出来,在实时荧光定量PCR仪器中分析……程远娴熟地运用分子生物学技术赋予育种家的各种工具,研究分析作物体内不同基因的功能。耐高温、抗干旱、不怕虫害、口味好……这些性状过去靠肉眼观察、宏观感受,要通过海量筛选、多代反复杂交,才能逐渐集中到一个品种上。“现在,我们穿透层层面纱,直接在分子层面找到那个‘开关’。”程远说,人类已经编制出番茄的全基因图谱,正在按图索骥一个个验证这些基因的功能,就像探险家手里突然有了GPS导航,育种的精度和速度都极大提升。

  “充分利用分子生物学育种技术,我们就能在品种选育上快速接近国际先进水平,甚至实现弯道超车。”程远感慨地说,老一辈育种工作者以艰苦卓绝的努力,为我们留下了极为丰富的种质材料。现在,我们要迎接现代农业发展的新挑战,光靠艰苦是不够的,必须全面拥抱新技术。

  这两年,程远和省农科院番茄辣椒育种团队的同事们一道取得了不少创新成果。该团队选育的樱桃番茄(俗称小番茄)新品种“浙樱粉1号”酸甜可口、风味浓郁,已经成为我省樱桃番茄主推品种,平均每亩可带动农户增收节支5000多元。

  眼下,程远正琢磨着带来一些新变化。“我们长期以来讲‘口味’,口味也得有科学评价指标。”程远说,省农科院番茄辣椒育种团队正在开发一套以番茄所含各类风味和营养成分为基准的参数模型,最终成果将可以直接根据检测结果给番茄口味“打分”,推动品质育种工作的数据化和智能化。

(文章来源:潇湘晨报)

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