分子輔助育種

利用分子生物技術輔助育種的優勢顯著,其中高通量的二代測序技術和合成技術是核心技術。

過去,人們依靠傳統育種方法獲取作物新品種,其根據選擇的特性確定植物親本,然后通過雜交、回交或者直系篩選程序來完成。傳統育種方法存在著極大的盲目性、經驗性、不確定因素和長周期的問題。目前,世界遺傳育種研究已從傳統的常規育種技術進入依靠生物技術育種階段。科學家已從單個基因的測序轉為有計 劃、大規模地檢測水稻等重要生物體的基因圖譜,全世界已有6000多項農作物方面的生物技術研究成果進入田間試驗。所有這些都表明,未來世界種子產業競爭的焦點主要是生物技術,尤其是DNA(脫氧核糖核酸)標記輔助育種和基因工程。生物技術向人類展示了種業的巨大發展潛力,創造著農業革命的未來。

植物的分子遺傳育種可謂系統的分子生物學工程,它是植物細胞學、植物生理學、傳 統分子生物學、生物統計學以及傳統遺傳育種的綜合體,是高通量分子遺傳育種和傳統遺傳育種相結合的系統工程。分子育種簡單地說就是在作物育種領域應用分子 生物學技術,其可概括為數量性狀位點圖譜(QTL?mapping)或基因測序發現特殊基因位點(gene?discovery)、分子標記輔助育種 (marker-assisted?selection)、基因組篩選(genomic?selection)以及基因工程 (genetic?engineering)幾個部分。

分子水平植物遺傳育種的實施可幫助人們在最短的時間里實現下列目標:1.大大縮 短半野生群體轉化為商業用新作物品種的時間和空間;2.讓現存的作物品種盡快適應新的環境壓力,如抗病蟲害,以及滿足人們對其營養成分和形態學的需 求;3.迅速地讓那些來自相同種類的野生家系的、有價值的特性載入到現存作物中去;4.容許植物育種家直接操作那些高度復雜的植物特性,如雜種優勢和花卉 類特性;5.能夠對那些常常被忽略的孤生作物,如小米、山藥、根類和塊莖類作物等進行有效的遺傳選育。

要實現作物分子遺傳育種的目標,首要任務是要確定植物群體實際基因或基因片段的 表達與植物生理生化特性的內在關聯程度。而這種關系的確立過程即是獲得基因表達的數量性狀位點圖譜或相關圖譜的過程。為獲得數量性狀位點圖譜,需要經過選 擇那些遺傳上有著明顯分離的作物親本品系、獲取能夠區別不同品系的基因標記、借助先進的第二代測序技術進行DNA測序和利用統計技術確定可用來預測作物特 性表現型的DNA標記。

我們所建立的高通量分子遺傳育種技術服務平 臺是基于引進和吸收國際先進的技術和設備(如第二代和第三代測序技術設備等),利用常規育種的繁育基地,加速作物性狀的篩選和定型。這個平臺的建立能夠為 植物遺傳育種科研機構和種子企業等,根據不同作物、品種、品系以及相對應的特性,提供全方位高通量分子遺傳育種服務。這些服務包括:基因標記物的篩選、標 記親本篩選、高通量測序以及與之對應的作物分子遺傳育種項目、高通量分子標記輔助育種、遺傳數據分析、品種親本篩選、種子品質鑒定和常規的品種比較試驗等。