草地贪夜蛾形态特征及与3种玉米田为害特征和形
149 2023-11-22
我最近采访了中国科学院院士种康,并发布了一篇关于生物育种的报道。在采访中,种康向我介绍了生物育种的重要性,并强调它是打好种业翻身仗的重要武器。他也提到了我国在水稻分子模块设计育种技术方面的优势,引领了国际育种发展方向。通过分子设计的方式改良水稻品种,使其遇到低温也一样能够存活,保持产量不受影响,这样既可以解决人们日常的实际需求,又可以带动整个农业产业的发展。我认为这是一个非常令人振奋的前景。我们现在面临着保证水稻稳产和在高纬度地区大面积种植水稻的挑战,解决这些问题对于我国粮食安全至关重要。不仅如此,在饲草方面,我国目前仅有619个新品种通过审定,其中引进品种和引进改良品种占三分之二,而紫花苜蓿作为“饲草之王”,80%以上的用种量都依赖进口。这是一个重大的战略需求。我所在的团队将借助我们在水稻基础生物学与育种方面的经验,建造饲草复杂基因组功能解析和分子设计育种的理论与技术体系,以推动饲草育种尽快步入设计育种时代。这一发展前景无比值得期待。我深知粮食安全对于我国的重要意义。我们中国人都知道,我们的饭碗需要始终牢牢掌握在自己手中,而种子就像农业的“芯片”,关系到粮食的主产。尽管我们的人均耕地面积不足世界平均水平的40%,但是我们不能因为这个原因而在2022年之前不努力,我们需要稳步提高粮食产量,使其保持在1.3万亿斤以上。在有限的耕地情况下,我们需要大力推进种源等关键农业技术。毫无疑问,先进的生物育种技术是支撑和促进我国种业发展的基石。 近年来,我国在生物育种技术方面取得了显著的进展。尤其是在水稻分子模块设计育种技术方面,我们以其优势明显的表现引领了国际育种发展方向。这一发展态势是无比值得我们期待和鼓励的。我认为,我们应该认识到我国种业发展的基础还不够牢固。我们的先进生物育种技术的产业化推进速度非常缓慢,迫切需要促进先进育种技术的成果转化,制定有利于生物育种等先进技术的配套法规,有序推进生物育种产业化应用,以实现种业科技的自立自强,同时也保证种源的自主可控性。这是中国科学院院士、中国科学院植物研究所研究员种康在接受《瞭望》新闻周刊记者采访时所说的。 我很佩服种康和他的团队,他们通过分子设计的方式,培育出了一系列耐寒水稻品种,为我国乃至全球粮食安全问题提供了保障。最近,天下围绕着我国生物育种发展现状以及如何围绕国家重大战略需求布局生物育种重大项目等问题,种康接受了本刊记者专访。我认为,生物育种可以促进现代种业的跨越式发展。 在《瞭望》杂志的采访中,记者问我为什么智能分子设计育种是育种的未来方向。我回答说,生物育种是利用遗传学、分子生物学、现代生物工程技术等方法原理培育生物新品种的过程。生物育种技术的发展经历了三个阶段:原始驯化选育(1.0版)、杂交育种(2.0版)、分子育种(3.0版)。而智能分子设计育种(4.0版)则是育种的未来发展方向。 在20世纪至今,生物育种技术的发展历程与生命科学、信息科学、物理科学等领域集成创新,并向着以基因编辑技术为代表的分子设计育种方向发展。现代生物育种技术由此将进入全新的发展时代。 我相信智能分子设计育种是育种领域的未来方向,并将推动现代种业的跨越式发展。我认为,科学基础研究的进步与作物育种的发展是密不可分的。基于遗传学、分子生物学、基因组学、计算生物学和系统生物学的理论和技术发展,科研人员发展了许多新技术,比如农家品种杂交育种、半矮秆新品种培育、高产优势育种、分子模块和分子精准设计育种等。 在这段时间里,作物育种创造了很多里程碑事件。例如,诞生了最早的杂交品种——1904年加拿大科学家培育的生产用春小麦杂交品种“马奎斯”;第一个商业杂交种玉米双交种在1943年获得了极大成功,促进了商业制种产业的发展;上世纪50年代,科学家在小麦中发现了半矮秆基因,引发了“第一次绿色革命”,培育出了耐肥、抗倒伏与高产的半矮秆小麦、水稻等作物新品种;上世纪70年代,育种专家利用杂交子一代在环境适应性、产量、抗性等方面均优于双亲的优势生物学现象,培育了大量的杂交水稻、杂交玉米组合产品,并已经在水稻、玉米等多种作物的育种过程中获得了广泛的应用。 我相信,在不断推进科学基础研究的同时,作物育种将会取得更加辉煌的成绩。我认为,种植业领域中,杂交育种是广泛应用的一种技术。袁隆平的超级杂交稻和李振声院士团队所培育的小偃系列小麦品种,正是优势育种的优秀代表。这些作品在提高作物产量、保证粮食安全等方面做出了重大贡献,不但受到了国内的高度认可,也在国际上获得了极大的关注。 然而,基于经验的杂交育种存在诸多问题。一般来说,选择优秀品种需要大规模的田间形态学筛选,工作量大、效率低、周期长,培育一个新品种需要10年以上。但随着分子标记技术与转基因技术的发展与成熟,分子育种(3.0版)也得以诞生,其中以分子标记辅助育种和转基因技术为代表。这种育种方式可以更快更准确地筛选出优秀品种,缩短育种周期,提高效率。 目前,国际一流种业公司的育种技术正在进入智能分子设计育种(4.0版)的阶段。而我国仍处于表型选择(2.0版)到分子育种(3.0版)的过渡阶段,需要更多的科技支持和人才培养。在生产第一线,我们需要积极响应国家的号召,不断推进种植业的创新和发展,从而促进我国农业的转型升级。我认为,在生物育种技术领域,我国仍处于追赶状态。但是,我国的水稻生物育种技术位于世界前列。目前,我们在水稻分子模块设计育种技术方面取得了明显优势,并为国际育种的发展方向引领潮流。 由于多数农艺(经济)性状是受多基因调控的,并具有“模块化”特性。因此,我们可以综合利用基因组学、计算生物学、系统生物学、合成生物学等手段,来解析高产、稳产、优质、高效等重要农艺(经济)性状的分子模块,揭示分子模块系统解析和耦合规律。 虽然我们处于追赶状态,但是我们很有信心通过不断的努力和创新,加快技术更新换代,不断提高我国农业核心技术的水平和作物育种的质量,为保障国家粮食安全、加快乡村振兴促进农业现代化建设做出更大贡献。因此,我相信我们能够在现有基础上持续发力,不断发展和进步。我认为,利用分子模块设计育种的理念和技术,可以通过多模块的组装培育出新品种。中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员李家洋院士团队成功培育出了中科804等粳稻新品种,集成了粒型、抗稻瘟病、优异稻米品质和抗倒伏等分子模块的标志性品种。 另一位科学家傅向东利用氮高效分子模块成功培育出中禾优1号,在减少氮肥的情况下实现了增产。这些成功的案例表明分子模块设计育种技术在现代农业上有广泛应用的前景。 为了抢占种子创新科技的制高点,中国科学院设立了种子精准设计与创造战略性先导科技专项,旨在在种业科技领域取得重大理论和关键技术突破,为未来的农业发展做出更大的贡献。 我相信随着分子模块设计育种技术的不断深入和推广,将有更多的良种品种得以培育出来,贡献更多的力量用于保障国家粮食安全以及推动现代农业的长足发展。我认为,中国科学院种子精准设计与创造专项的研究聚焦水稻、小麦和鱼等作物,通过理论精准控制、技术精准设计和产品精准创造,创制增产提质、减投提效、减损促稳设计型新品种,引领育种技术从分子育种到精准设计育种的跨越。 李家洋院士团队基于精准设计创造新作物的理念,对原始野生稻的基因进行精准改造,成功创制了落粒性降低、芒长变短、株高降低、粒长变长、茎秆变粗、抽穗时间缩短的水稻新材料。这项技术将野生稻的驯化过程从数千年缩短到十余年,为未来水稻新品种的培育提供了技术路线。 先进的育种技术正在成为促进中国现代种业跨越式发展的重要支撑。我们正在朝着培育更多的新作物迈进,例如耐寒水稻的培育,以应对日益严重的气候变化。我相信随着科学家们不懈的努力,未来将会诞生更多的精品新品种,大大提高农产品的质量和数量,推动农业现代化的进一步发展。我在分子育种领域的研究主要集中在作物感知温度相关的方面,其中以粳稻和籼稻的耐寒性机制和性状改良为主要目标。水稻是我国的主要粮食作物之一,而温度是影响其栽培地域的主要限制因素,因此我的研究对于提高水稻产量和改善品质具有重要值得。 粳稻在我国主要分布于黄河流域、东北、华北和长江中下游地区,其低温耐受性较强,是东北地区优质粳稻的主要产地。我在研究中发现,通过特定基因的突变可以提高粳稻的耐寒性,这项成果已应用于东北粳稻的育种中,成功培育出一系列抗寒性更强的新品种。 籼稻由于其低温耐受性相对较弱,主要分布在我国华南热带和淮河以南的带地区,但南方常常出现倒春寒的情况,因此籼稻的耐寒性也非常重要。我的研究发现,通过特定基因的生物学功能分析,可以发现调节温度响应的关键基因,通过基因工程的方法可提高籼稻的耐寒性,为超级杂交稻等新品种的培育提供了更好的技术路线。 以上成果已经在我国稻米生产中广泛应用,为提高水稻的产量和品质作出了贡献,并为我国农业现代化的进程带来新的机遇和挑战。我的研究重点之一是通过分子设计的方式改良水稻品种,使其在低温环境下仍能保持稳定产量,从而解决现有生产区域水稻稳产问题,同时为解决我国粮食安全问题提供更好的保障。这项研究的成果具有重要的应用价值。 我们研究发现,水稻的耐低温关键基因COLD1在籼稻和粳稻之间存在明显差异,COLD1的单个核苷酸变化就能对水稻的耐寒性产生显著影响。多篇学术期刊,如《细胞》等,都发表过专题评论,认为COLD1的研究成果可以为全球环境变化引起的粮食匮乏提供新的出路,同时也可能为稳定主粮生产、养育全球人口作出贡献。 我们与钱前院士合作,基于分子模块设计的方法,成功地通过双基因共表达技术提高了水稻的耐寒性。这项技术的突破不仅可以为水稻育种提供一种新的策略,而且为解决全球粮食安全提供了新的思路。 总之,通过分子设计的方式改良水稻品种的研究将为未来粮食生产提供更多的选择和保障,也为促进我国农业现代化的进程带来了新的契机和挑战。我们的技术路线成功地将COLD1分子模块组装培育出了嘉禾优7号杂交稻品种。这个新品种在耐寒性、高产、优质和抗病等方面表现出极其优异的性状,并于2020年通过了国家稻品种审定,成为可以在水稻种植区广泛推广的新品种。我们团队仍将继续深入水稻生物育种基础理论的研究和技术挖掘,力求挖掘出更多的耐逆分子模块,揭示其与高产优质模块的耦合机制,并攻克多模块耦合优质品种分子设计育种技术路线,建立高效育种体系。 我们也正在努力推动饲草育种进入设计育种时代,积极探索将饲草育种与分子设计相结合的方法,为农业生产提供更多高产优质饲草品种。本着科学研究的原则,我们将继续深入探索,不断攻克科技难题,为提高农业生产效率贡献我们的力量。 《瞭望》记者问及我们下一个目标为什么瞄准饲草育种时,主要是考虑到饲草在畜牧业中的重要作用,而这个领域的育种还停留在传统培育、筛选和群体选择的阶段,而分子设计育种可以极大地提高饲草育种的效率和精度,使之尽快迈进设计育种时代,为畜牧业提供更多优质高产的饲草品种,促进畜牧业的发展。近年来,随着人们生活水平的不断提高,膳食结构中肉蛋奶等蛋白类食品的比例持续增加。据有关数据统计,在我国的国民食品消费结构中,2013年粮食谷物的消费占比高达41.09%,而到了2019年,这一比例下降到了35.12%。人们对蛋白类食品的需求量逐渐增加,而蛋白类食品主要来自于吃饲草的牛羊和以大豆、玉米等饲料为主的猪、鸡以及水产品等。 在我国,养殖畜牧业对饲草的需求量十分庞大,因此高质量牧草品种的培育变得十分紧迫。据统计,截至2018年底,我国牛、羊存栏数已经达到了7.5亿个羊单位,而牛、羊属于草食家畜,每年需要干草达到5亿吨以上,但是我国天然草地每年的干草产量只约为3亿吨,缺口高达2亿吨以上,这就需要我们培育出更多高产、优质的牧草品种,以满足畜牧业的需求。 因此,我认为在当前形势下,发展饲草育种是十分重要的。我们需要运用分子设计育种技术和其他先进育种技术,不断探索、研究、创新,在良种选育、品种推广、种子供应等方面进行全方位的改进,以提高高产优质饲草品种的种植比例和产量,为畜牧业的健康可持续发展提供更好的保障。目前,饲草产业发展中遇到的瓶颈问题主要就是缺乏优异饲草新品种。我们国家的饲草育种产业起步较晚,研究力量分散、薄弱,育种队伍群体小,相关学科基础积累还不足,而且生物育种技术较为滞后,这制约了我们国家饲草种业现代化进程。 目前,我们国家仅有619个饲草新品种通过了审定,其中引进品种和引进改良品种占了三分之二,而与此同时,欧美国家同期的饲草新品种高达5000多个。另外,我们国家自主研制的饲草品种品质、生产性能和耐逆性也很难超越引进品种,这使得我们国家商业化生产饲草的种源主要还是依赖进口。比如说,“饲草之王”紫花苜蓿用种量的80%以上还是需要进口。 全球范围内来看,饲草育种的水平明显落后于主粮作物的育种水平,我们国家的饲草育种技术仍处在起步阶段,与国际先进水平还有不小的差距。人们更多地关注了主粮作物的育种,这就使得国家对饲草育种研究的投入还有待提高。为了解决饲草生产中的这些问题,我们需要加大对饲草育种技术的研发投入,加强人才培养,提高技术力量的整体水平,推动我国饲草育种业实现快速而稳健的发展。目前,饲草育种阶段主要是基于表型的杂交育种,这种育种方法的效率较低、周期长。一般来说,需要12到15年的时间才能选育出一个饲草品种。而且,饲草的基础生物学问题尚未得到系统研究,这也影响了产量、耐逆性和品质等农艺性状关键基因的挖掘、解析和利用。 近年来,中央一号文件多次强调了加快发展草牧业的重要性。饲草的种质设计与创造是国家的重大战略需求,我们团队也在根据国家需求调整研究方向。借助于水稻基础生物学与育种研究的经验,我们正在着力建设饲草复杂基因组功能解析、饲草分子设计育种的理论与技术体系,以推动饲草育种在尽快步入设计育种时代,实现饲草优异种质的设计与创造。 对于国家优先启动的生物育种重大科技项目,我认为主要有两个方向:第一是建设基因组编辑技术平台,加快主粮作物与饲草重要农艺性状基因挖掘、精准编辑和育种改良。第二是深化作物生物性状大数据挖掘分析,同时加强科学针对性的新品种培育和评价平台建设,推动作物育种向精准育种、精品育种方向快速迈进。这些项目的启动,可以让我们更快地推进生物育种技术和育种理论的研究,为我国农业生产的可持续发展提供更加坚实的科技支持。我希望国家能够加强饲草生物育种科技创新研究项目的实施。我们需要尽快启动饲草优异种质资源挖掘、解析和利用等科技专项,以推动我国饲草育种技术向前发展。 具体研究方向包括构建苜蓿、羊草等重要饲草的核心种质,全面解析饲草的基础生物学特性,建立饲草基因组解析、全基因组扫描和分子设计育种的技术体系,以获取可用于分子设计的分子模块。 要提升饲草供给能力,我们需要考虑利用盐碱地等非耕地资源,以及光伏发电板下的土地资源。这就需要系统解析饲草的耐逆机制和分子网络,发掘可用于设计耐逆饲草的分子模块。通过这些研究方向的深入开展,我们才能够解决饲草育种周期长、效率低等问题,为推动我国饲草育种技术的创新和进步提供坚实的基础。我认为,在饲草种质创新和品种培育平台建设方面,我们应该充分利用国家重点实验室体系提供的契机,建立起一个饲草种质设计的国家战略科技力量。 关于具体建设方案,我认为应该在国家层面推动相关政策支持,引导一流高校和科研机构参与饲草种质创新和品种培育平台建设,加强饲草种质资源采集、整理、保存和共享,同时加强饲草基因组学等先进技术的研究以及应用,助力推进饲草育种技术的创新和进步。 通过这些努力,我们可以建立起一个以饲草种质创新和品种培育为核心的科研平台,掌握饲草领域的核心技术和研究方法,并通过高效的合作机制,推动国内外优秀科学家共同开展饲草基因组和种质资源的研究与利用。这样,我们就能够为饲草的优质种质资源设计和创造提供坚实科技支撑,促进饲草种质的更新换代和高效利用,有力推动中国畜牧业的现代化和绿色可持续发展。我所需要转述的信息并不明确。这段代码看起来像是一个群组ID,但缺乏上下文无法理解其具体含义。请提供更多信息。