分子育种开启“模块定制”时代

本报记者姚媛

10月30日至31日，中国科学院在江苏沭阳县青伊湖农场对率先运用“分子模块设计”这一突破性杂交育种技术选育的嘉优中科1号水稻进行实收测产。该品种实现了水稻超高产和抗性提升的完美结合，其早熟特性使种植区域北移得以实现，对引领我国品种升级换代具有里程碑式的意义。目前，我国已初步建立从“分子模块”到“设计型品种”的现代生物技术育种创新体系，已达到国际领先水平。

嘉优中科系列新品种是在中国科学院A类战略性先导科技专项“分子模块设计育种创新体系”等项目支持下的重要成果，由中科院遗传与发育生物学研究所李家洋研究组与浙江嘉兴市农业科学院李金军研究组合作育成。该品种具有理想株型的超级稻株叶形态及高产、多抗、早熟、矮秆抗倒的优点，适宜在长江中下游稻区种植，在长江以北可作一季中稻，在长江以南可作单季晚稻或连作晚稻。测产结果显示，嘉优中科1号水稻手工栽插田块亩产913公斤，直播田块亩产909.5公斤，并对14000多亩田块进行考种，平均理论亩产可达900公斤，比当地主栽品种亩均增产200公斤以上。

李家洋院士介绍，与常规育种技术相比，“分子模块设计”技术深入研究控制特定性状的分子模块，可对相关品种进行精确改良，容易实现多个优良基因（性状）的聚合；在苗期即可进行基因型测定，大大缩短了品种选育时间，提高了效率。嘉优中科1号历经6年选育成功，与常规品种选育需要十多年相比，时间缩短了近一倍。更重要的是，采用这项技术，可以像设计工业产品一样进行“设计育种”，选育出不同品质、口感、外观的品种，满足不同人群的需要。例如，针对糖尿病人，就可选育出高抗性淀粉的水稻品种。

据了解，“分子模块设计育种创新体系”专项启动于2013年8月，以水稻为主，小麦等作物为辅，计划在五年内创建新一代超级品种培育的系统解决方案和育种新技术，为保障我国粮食安全提供核心战略支撑。项目实施四年来，已初步建立从“分子模块”到“设计型品种”的现代生物技术育种创新体系，获得水稻耐寒分子模块COLD1深度解析、完成多个优良基因及其优势位点的解析工作、以及水稻杂种优势的遗传机制等多项研究成果，育成水稻、小麦、玉米、大豆初级模块新品系110个，其中多个水稻新品系通过品种审定，已广泛示范推广。