同学们,你是否曾好奇,田地里平凡无奇的豆株,是如何在酷暑干旱的炙烤下,在致命病毒和贪婪虫害的轮番攻击下,像闯关一样走到秋天的丰收,顽强结出饱满的豆荚的?你又是否渴望揭开这绿色生命体内蕴藏的基因密码?欢迎来到农学专业的前沿阵地——作物遗传育种。在这里,科学家们正运用尖端的基因“黑科技”,为我国大豆产业的振兴书写激动人心的答案。
走进国家大豆改良中心,我们面对的不仅是一种作物,更是一本厚重的生命密码书。基因组学就是那把强大的“放大镜”,帮助我们解读大豆这本饱含数万基因的“巨著”。每一个基因都关乎大豆的生长、抗病、品质乃至命运。为什么要做大豆育种研究?因为一个严峻的现实摆在我们面前。我国大豆平均亩产徘徊在130公斤左右,只有美国、巴西等国家的三分之二,在油脂含量这一关键指标上也普遍偏低1~2个百分点。更令人忧心的是,面对大豆花叶病毒病、根腐病等病害,以及斜纹夜蛾、蚜虫等凶猛的害虫,传统的大豆品种常常显得脆弱不堪,这正是大豆基因育种必须攻克的核心战场。
在盖钧镒院士等杰出领军人物的指引下,南京农业大学大豆育种团队一代代科研工作者前仆后继,运用基因组学不断突破。比如,哪一段基因密码能让大豆在极端缺水的逆境中依然挺立,实现真正的抗旱?哪一段基因序列能构筑起抵御花叶病毒、根腐病等毁灭性病害的铜墙铁壁?哪一组基因共同决定了籽粒中油脂和蛋白质的含量与品质?又有哪些基因赋予了大豆抵抗斜纹夜蛾、蚜虫等凶猛害虫侵害的能力?这份凝聚全球智慧、持续更新的“基因地图”,正是发起现代育种革命的核心基础。
而基因编辑技术这把被誉为“基因神剪”的精准工具,正引领着这场育种革命的浪潮。通过基因编辑技术,直接在基因组上进行精准的“微创手术”,实现了对目标性状的定向改良。利用高通量分子标记辅助选择技术,如同拥有了识别优良基因的“条形码快速扫描枪”,在育种早期,也就是大豆的幼苗期,就能够快速精准地从成千上万株后代中筛选出携带理想基因型的个体。还有人们常说的转基因技术,可以为大豆引入外源基因实现性状改良,比如将耐除草剂的基因导入大豆,彻底改变了陶渊明笔下的“草盛豆苗稀”的困境。种植这类耐除草剂大豆品种,除草成本可显著降低40%~60%,让豆苗在更“清净”的环境中茁壮成长。传统的杂交育种方法耗时漫长,往往需要10~15年才能培育出一个优良的新品种。如今,借助现代分子育种技术的融合应用,新品种选育周期已经大幅度缩短至原来的三分之二甚至更短,育种效率实现了质的飞跃。
大豆基因育种的魔力,其深远意义远远不止于对抗逆境、减少损失,更在于挖掘其无限潜能,创造前所未有的价值。比如,为了解决我国大豆自给率低的难题,保障国家油瓶子的安全,农业科学家们创新性地提出了大豆玉米带状复合种植模式。但高大的玉米植株对矮小的大豆形成的荫蔽环境,成为制约大豆产量的关键瓶颈。基因的力量在此刻再次闪耀登场。通过大规模筛选大豆种质资源和精准定位耐阴基因或相关的调控网络,科研人员筛选出了能够在弱光胁迫下,依然保持高光合效率和产量的黄金亲本,为培育适合大豆玉米带状复合种植的高产耐阴专用大豆品种奠定了坚实的基础。
另外,基因育种正赋予大豆从基础粮油产品向高科技、功能性食品华丽转身的能力,比如低嘌呤大豆,通过基因调控手段,精准降低大豆籽粒中嘌呤类物质的含量,为饱受痛风困扰的人群提供了安全营养的植物蛋白新选择。比如高钙大豆,通过激活和导入与钙离子吸收转运相关的基因,培育出钙含量达到普通大豆2倍甚至更高的新品种,让“嚼一把豆子轻松补钙”成为现实。再比如特定脂肪酸组成改良大豆,通过调控油脂代谢途径中的关键基因,定向培育了高油酸、高亚麻酸等具有特定营养保健功能的大豆新品种。
一粒种子的革命,终将深刻重塑一个国家的农业格局与食物系统。大豆拥有超过6万个基因,如同一个巨大的未知宝藏,目前得到解读的和利用的或许仅仅是冰山的一角。未来,这片饱含无限可能的基因大海,正期待新一代农学人的智慧、探索和创新。
同学们,如果你渴望成为生命密码的破译者,如果你的梦想是用硬核科技筑牢国家粮食安全的基石,那么作物遗传育种领域正是你施展才华,实现抱负,改变世界的绝佳舞台。选择作物遗传育种专业,以“基因图谱”为蓝图,以“分子剪刀”为利器,共同书写属于中国农业科技崛起的新篇章!
出品:农业农村部人力资源开发中心 中国农学会 南京农业大学 光明网
审核:孙磊(国家大豆改良中心办公室主任)
来源: 大国粮策
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