浙大报道

服务“国之大者”,为民族种业装上更多“浙大芯”

——浙江大学农业设计育种研究纪实

编辑:周伊晨 来源:浙大新闻办 时间:2021年10月21日 访问次数:0  源地址

一粒种子,关乎国力和民生。

在浙江大学,有一群人日出而作,日落不息,他们转战南北,追着太阳耕作,不分寒暑挑灯,为的是找到最优种质、培育最优品种。

春种一粒粟,秋收万颗子。他们的眼前是九百六十万平方公里土地上丰收的田野,通过浙江大学农业设计育种会聚研究计划,构建农业生物精准化高效育种技术体系,为振兴民族种业贡献“浙大方案”。

种质资源是种业科技创新的源头

种子是农业的“芯片”。

国际首个两系法籼粳杂交稻,由哪里育出?1983年以来累计推广面积最大的常规水稻品种由哪里育出?全国常规品种中含油量最高的油菜,由哪里育出?……

各大品种与成果涌现的背后,是浙江大学多年来服务国家重大战略的创新探索。每一次丰收的背后,浙大人思考的是如何让种子这颗坚强的“芯片”,成为中国农业现代化的坚实基础。

育种,一个创造变异、选择变异和稳定变异的过程。创制好的变异就是获得好的遗传种质资源,如同作战,拥有作为武器的种质资源种类越多,能够做出的排兵布阵也就越丰富。

“没有种质资源,就是无米之炊。”浙江大学农业设计育种会聚研究计划首席科学家、农业与生物技术学院张国平教授说,种质资源是种业科技创新的源头。

张国平就曾带领团队利用全球2000多份包括地方品种和野生种的大麦种质资源解析遗传信息,从西藏野生大麦中发掘到耐盐碱、耐干旱和耐酸铝的多个基因。科研工作者通过对种质资源耐性机制的阐释,进而把这些种质资源运用到育种实践中。

农为邦本,本固邦宁。围绕种业科技前沿,面向国家重大需求,聚焦全基因组选择、基因编辑、合成生物等领域的“杀手锏”核心技术,浙江大学建成种质资源精准鉴定与创新利用平台,创建种质资源数字化资源管理与保护体系,重点突破优异种质形成与演化规律等生物育种基础研究。构建了水稻相关物种基因组资源数据库、棉花多组学数据库、油菜遗传资源基因组及其育种利用数据库和植物单细胞非编码RNA数据库,加快了粮棉油等主要作物重要基因资源的挖掘、分析与育种利用。

防治虫害是作物生产中的一大难题。由浙江大学农业与生物技术学院沈志成教授团队发掘的抗虫基因,对玉米螟防治效果达96%,目前在北方春玉米区的对照研究表明增产6%-10%。“这个产量增加是通过降低虫害实现的,玉米螟的损失基本降为零。” 沈志成说,国产转基因玉米时隔十年再次获得农业部颁发的安全证书,对于玉米育种和产业是重要的风向标。

不久前,该学院的陈昆松教授团队,在西红柿中发现一个兼顾贮运性和营养价值的调控因子,为延缓果实软化,延长货架寿命,并丰富营养品质提供了关键靶标。陈昆松说:“探索世界科技前沿,我们要坚持‘四个面向’,不断向科学技术广度和深度进军。”

服务“国之大者”,走在时代前列。多年来,浙江大学收集12000余份水稻、棉花、油菜、大豆等作物种质资源,对优异农艺性状进行了系统的鉴定,已分享特异材料3000余份,用于育种和基础研究。学校完成了水稻、棉花、油菜、大麦、番茄、芥菜等多个作物基因组测序与重测序工作,获得了一批具有很大产业化前景的新基因、新材料。

人才驱动发展

生物驯化与人工选择是人类文明起源与发展的基石,基于现代遗传学的生物育种进步是现代社会生存与经济发展的根本。

这个丰收季,浙江大学农业与生物技术学院舒庆尧教授团队培育的“江两优7901”水稻新品种,又交出了一份满意的答卷。作为首个籼粳两系杂交稻,产量高、口感好的优势,深受农户和消费者的喜爱,已连续两年入选“浙江-长江中下游水稻新品种大会推荐品种”。

这个适用于在长江流域稻区种植的水稻品种,2018年通过国家农作物品种审定委员会审定,现已在浙江、江苏、安徽、湖北等省推广。

浙江大学农业与生物技术学院周伟军教授团队采用芸薹属远缘杂交、双单倍体技术等分子聚合育种方法,创制了油菜人工合成种异源六倍体、黄籽高含油量油菜以及彩色油菜等一批优异种质材料,其中“浙大630”含油量(49.21%)居全国常规油菜品种榜首,“浙大七彩油菜”已在长江流域冬油菜产区以及青藏春油菜产区大面积示范应用,他们助力乡村振兴和美丽中国建设。

丰收的大地上,浙大人淡泊名利、孜孜不倦,百折不挠、求是奋进。“育种的目的在于出品种,浙江大学在注重基础研究的同时,更引导我们将目光聚焦到国民经济主战场。”把论文真正写进祖国的大地,周伟军教授、舒庆尧教授先后获聘浙江大学“求是技术创新岗”。学校设立这个求是专项岗,鼓励教师在技术创新和成果转化方面主动服务国家战略。

发展是第一要务,人才是第一资源,创新是第一动力。回顾浙大的育种发展,灿若星辰。农学家沈学年先生在全国最早开设了《育种学讯论》;园艺学专家吴耕民先生引育的浙大长萝卜,历经70余年仍在使用;水稻专家夏英武教授培育出的籼稻浙辐802,以此为亲本育出新品种多达几百个……在创造一个有一个育种辉煌的同时,老一辈科学家甘当铺路石,未下一个辉煌铺路架桥,激励青年一代不断奋斗。

顶天立地、自主创新,今天的浙大育种团队传承农科精神,接过前辈的重担,正着力攻克种业重大基础科学问题,突破基因编辑与合成生物等颠覆性技术,创新现代生物育种技术,加快战略性品种培育。他们带着学生学,帮着农民干,默默耕耘在育种这片大田。

没有农业农村现代化,就没有整个国家现代化。发挥综合性大学的独特优势,汇聚世界顶尖人才与高水平创新团队,培育国家紧缺的复合型拔尖创新人才,是学校服务“国之大者”的重要举措。近年来,浙江大学加快构建农业基因组与精准设计育种领域前沿研究与技术转化推广的全链条创新生态系统,助力我国从种质资源大国向种业强国的转变。

打通最先一公里与最后一公里

远在新疆的库尔勒,十月份正是棉花的采摘季,在辽阔的大地上,一朵朵白绒绒的棉花好像碧空中的片片云彩。

棉花的生长过程中,黄萎病是棉花生产的“癌症”。农药防治效果差,污染环境。浙江大学农业与生物技术学院张天真教授与团队通过多年的努力,培育出产量高、品质好、抗黄萎病的“浙金研2号”棉花新品种,解决了新疆棉花生产的难题,有望大面积推广利用。

育种离不开广阔的试验田,在海南研究院、中原研究院和山东研究院,浙江大学分别成立了作物设计育种中心,培植种业发展提供创新沃土。在很多实验室里,有的仪器是企业直接提供,学校积极探索成果共有、利益共享的合作共赢机制,加快科技成果的熟化与转化,打通产学研的最后一公里。

可以说,通过环境优化和系统创新,一系列人才、技术要素正向浙大涌入。

足不出户,在寸土寸金的紫金港校区,也有一块农田,一个崭新的育种工厂正在设计建设。“这将大大加快育种的进度,通过校内的表型、抗性等指标的鉴定,降低繁育成本。”张国平说。

解决“卡脖子”技术,浙江大学的解决方案是交叉会聚。学校通过水稻与主要经济作物联盟、农业设计育种会聚研究计划,推进优势学科领域的交叉融合与会聚造峰,培育重大原创成果和颠覆性技术突破,构筑新的学科增长点,打开交叉研究的第一公里。

水稻的返祖是一个常见的遗传现象,是指从栽培稻变为杂草稻,在与水稻的竞争中影响正常稻的生产。经过三年多的努力,浙江大学农业与生物技术学院樊龙江教授领导的国际研究团队,对涵盖各大洲来自16个主要水稻生产国的稻区都进行了抽样,在对524份杂草稻的研究中发现水稻在世界各稻区均存在去驯化现象。

“在明确进化脉络后,我们科研团队在作物野化的危机中寻找新的育种方向。”樊龙江介绍,返祖的杂草稻独特的基因表达,能够度过田间冬季的严酷环境,这为水稻抗寒等提供了新的设计思路和遗传资源。

目前,浙江大学农业设计育种会聚研究计划正在布局融合生物技术和信息技术的现代农业科技,促进农业育种与生物信息、大数据与人工智能等学科领域的会聚融合,引领农业育种发展的新方向,着力培育优质、高抗的绿色农业新品种。

喜看稻菽千重浪。站在新的发展阶段,一代代农学人服务“国之大者”,胸怀使命愿景,想国家之所想、急国家之所急、应国家之所需,将种业自立自强的重任扛在肩上,加强良种技术攻关,用中国种子保障中国粮食安全。


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