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长江上游种质创制大科学中心进行智能化、规模化的种质创制打好种业“翻身仗”

发布时间:2021/07/07 科技 浏览:91

如何让蚕宝宝吐出满足各种需要的丝?让猪的肉料比更高?这些科学问题,都可以通过种质创制来完成。
今年1月,长江上游种质创制大科学中心(以下简称“中心”)在西部(重庆)科学城揭牌成立。中心由西南大学联合国内外高校、科研机构建立,是集长江上游种质资源发掘、收集、保护、创制与利用为一体的重大科技基础设施平台。
什么是种质创制?为什么要做种质创制?6月4日,重庆日报记者走进西南大学生物学研究中心、生命科学学院等,一探究竟。
每一个物种就是一个专业化的培育工厂
把水母身上编辑红色荧光蛋白的基因,通过基因操作放到蚕宝宝的身体里,蚕宝宝吐出粉红色的丝结出蚕茧,因含有大量的红色荧光蛋白,蚕茧在紫外线的照射下,发出美丽柔和的光芒。这是重庆日报记者在西南大学生物学研究中心看见的情形。团队采用基因编辑技术,让蚕宝宝生产人类需要的蛋白。“这是非常重要的一种技术体系,让我们能通过蚕宝宝成为一个高效的蛋白质生产工厂。”团队成员陈玉琳告诉记者。
在生物学研究中心,科研人员忙着对蚕宝宝的蛋白质做质谱分析;在生命科学学院实验室温室里,不同树高、叶形的杨树和青蒿小苗,正茁壮生长……今年8月,长江上游种质创制大科学中心将在科学城初步落成。种质创制即通过先进的遗传学手段,大规模创制生物新型素材,利用先进生物育种技术,培育革命性新品种,支撑产业迭代升级。中心一期占地2万平方米,入驻的将有蚕、青蒿、杨树等3个物种。二期在科学城还有200亩,将入驻罗非鱼、水稻等10个物种。每一个物种就是一个专业化的培育工厂。
“在蚕方面,我们将选择清末最流行饲养的‘大造’,作为最基本、标准的‘底盘’品种。”种质创制大科学中心首席科学家、西南大学生物学研究中心主任夏庆友教授介绍,这种蚕个头小、食量少、长得快。以此为基础,团队可以通过基因新技术去培育抗病、产量高、吐丝多等数百个新蚕品种。
除了蚕,首批进驻中心的“居民”还有青蒿和杨树。“全世界90%的青蒿产量在重庆;杨树是全世界种植面积最大的经济树种。”夏庆友告诉记者,对这两个物种的研究也是西大比较成熟、有优势和特色的领域。
水稻、棉花、玉米等10个物种,则将成为二期入驻科学城的“居民”。“这些都是与老百姓生活息息相关物种。”夏庆友表示,这批物种将是中心的“排头兵”。
此外,预计明年,中心将在科学城拓展园(北碚歇马高新区)再建1800亩的实验场地,届时,中心将总共培育50个物种的新品种。“中心按‘一核多园’模式规划,力争5-10年建成长江上游最大种质资源库(圃),建设国家种业创新高地,创制出上万个模式物种突变品系、上千个生产实用品系、上百个对国民经济和社会发展产生重大影响的品种,培育3-4家具有国际竞争力的上市种业企业,形成种质创制千亿级产业集群。”中心建设办公室负责人介绍。
中国大约70%的物种来源于长江上游
据介绍,建中心目的有三:其一,长江上游(西部地区)有着非常丰富的动植物资源分布,中国大约70%的物种来源于长江上游。其中包含不少珍稀、濒危物种,比如崖柏、油桐等,只在长江上游一带存在。因此,对长江上游的种质资源摸清“家底”,是一项非常必要的基础工作。
其二,在搜集保存这些物种的基础上,科研团队将进行品种、种质资源的创新工作。“比如,猪的瘦肉是不是可以多一点?玉米糯不糯,甜不甜?怎么让动植物的抗病性更强?这些都是我们需要进一步推动的工作。”夏庆友表示,随着社会经济的发展,人们对动植物多样化、功能化、个性化需求将会更高,因此,团队将不断创制满足各种不同需求的动植物品种。
其三,在成功研发出新的动植物品种后,团队将进行规模化的推广应用,促进社会经济发展。比如,虽然重庆的青蒿产量很大,但青蒿素价格很便宜,仅1000多元1公斤。西大生命科学学院副院长廖志华教授带领的团队,通过基因技术,将从柚子皮中提取的圆柚酮编辑进入青蒿种子。现在,团队研发出的这种新型青蒿,1克叶片已经可以提取50微克圆柚酮(10-20公斤柚子皮才能提取1克圆柚酮)。“1公斤圆柚酮的售价在1至2万元,比青蒿素高很多。”廖志华表示,当青蒿的附加值提高后,农民的收益提高,有利于更大面积推广种植青蒿。
集合优势资源和力量,进行智能化规模化的种质创制
中心建成后,将采用怎样的运行机制?发挥怎样的作用?“中心将采取智能化、平台化的运作机制。”夏庆友介绍,以前,传统的种植方式是用尺子量、用秤称。今后,中心将发挥现代农业、组学大数据、生物技术等关键领域的学科优势,采用智能化的种养殖方式,如用红外线测量植物高度,用传感器测量工厂里的温度、湿度,动(植)物的生长情况等。
为实现标准化种植,中心还采取无菌土栽培种植。在对优良品种经过基因技术的不断优化、改良、提升后,再进行大面积的推广应用。除了智能化,中心还有着聚集人才、科技资源的重要作用。“中心将建设成为可持续利用的长江上游种质资源库、多组学与人工智能生物大数据平台、规模化创制设施和生物育种科学中心。”西南大学相关负责人介绍,中心由西南大学牵头,将与中科院、中国农科院、华中农大、四川农大等多个高校、院所联合,集合优势资源和力量,进行智能化、规模化的种质创制,加强农业生物基础研究,强化顶尖人才培育和产业转化功能,助力保障国家粮食安全与生物安全,为打好种业“翻身仗”贡献重庆力量、重庆智慧、重庆方案。