服務(wù)“國之大者”,為民族種業(yè)裝上更多“浙大芯”

——浙江大學農(nóng)業(yè)設(shè)計育種研究紀實

發(fā)布時間:2021-10-21來源:浙大新聞辦作者:柯溢能376

一粒種子,關(guān)乎國力和民生。

在浙江大學,有一群人日出而作,日落不息,他們轉(zhuǎn)戰(zhàn)南北,追著太陽耕作,不分寒暑挑燈,為的是找到最優(yōu)種質(zhì)、培育最優(yōu)品種。

春種一粒粟,秋收萬顆子。他們的眼前是九百六十萬平方公里土地上豐收的田野,通過浙江大學農(nóng)業(yè)設(shè)計育種會聚研究計劃,構(gòu)建農(nóng)業(yè)生物精準化高效育種技術(shù)體系,為振興民族種業(yè)貢獻“浙大方案”。

種質(zhì)資源是種業(yè)科技創(chuàng)新的源頭

種子是農(nóng)業(yè)的“芯片”。

國際首個兩系法秈粳雜交稻,由哪里育出?1983年以來累計推廣面積最大的常規(guī)水稻品種由哪里育出?全國常規(guī)品種中含油量最高的油菜,由哪里育出?……

各大品種與成果涌現(xiàn)的背后,是浙江大學多年來服務(wù)國家重大戰(zhàn)略的創(chuàng)新探索。每一次豐收的背后,浙大人思考的是如何讓種子這顆堅強的“芯片”,成為中國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的堅實基礎(chǔ)。

育種,一個創(chuàng)造變異、選擇變異和穩(wěn)定變異的過程。創(chuàng)制好的變異就是獲得好的遺傳種質(zhì)資源,如同作戰(zhàn),擁有作為武器的種質(zhì)資源種類越多,能夠做出的排兵布陣也就越豐富。

“沒有種質(zhì)資源,就是無米之炊?!闭憬髮W農(nóng)業(yè)設(shè)計育種會聚研究計劃首席科學家、農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學院張國平教授說,種質(zhì)資源是種業(yè)科技創(chuàng)新的源頭。

張國平就曾帶領(lǐng)團隊利用全球2000多份包括地方品種和野生種的大麥種質(zhì)資源解析遺傳信息,從西藏野生大麥中發(fā)掘到耐鹽堿、耐干旱和耐酸鋁的多個基因??蒲泄ぷ髡咄ㄟ^對種質(zhì)資源耐性機制的闡釋,進而把這些種質(zhì)資源運用到育種實踐中。

農(nóng)為邦本,本固邦寧。圍繞種業(yè)科技前沿,面向國家重大需求,聚焦全基因組選擇、基因編輯、合成生物等領(lǐng)域的“殺手锏”核心技術(shù),浙江大學建成種質(zhì)資源精準鑒定與創(chuàng)新利用平臺,創(chuàng)建種質(zhì)資源數(shù)字化資源管理與保護體系,重點突破優(yōu)異種質(zhì)形成與演化規(guī)律等生物育種基礎(chǔ)研究。構(gòu)建了水稻相關(guān)物種基因組資源數(shù)據(jù)庫、棉花多組學數(shù)據(jù)庫、油菜遺傳資源基因組及其育種利用數(shù)據(jù)庫和植物單細胞非編碼RNA數(shù)據(jù)庫,加快了糧棉油等主要作物重要基因資源的挖掘、分析與育種利用。

防治蟲害是作物生產(chǎn)中的一大難題。由浙江大學農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學院沈志成教授團隊發(fā)掘的抗蟲基因,對玉米螟防治效果達96%,目前在北方春玉米區(qū)的對照研究表明增產(chǎn)6%-10%?!斑@個產(chǎn)量增加是通過降低蟲害實現(xiàn)的,玉米螟的損失基本降為零?!?沈志成說,國產(chǎn)轉(zhuǎn)基因玉米時隔十年再次獲得農(nóng)業(yè)部頒發(fā)的安全證書,對于玉米育種和產(chǎn)業(yè)是重要的風向標。

不久前,該學院的陳昆松教授團隊,在西紅柿中發(fā)現(xiàn)一個兼顧貯運性和營養(yǎng)價值的調(diào)控因子,為延緩果實軟化,延長貨架壽命,并豐富營養(yǎng)品質(zhì)提供了關(guān)鍵靶標。陳昆松說:“探索世界科技前沿,我們要堅持‘四個面向’,不斷向科學技術(shù)廣度和深度進軍?!?/span>

服務(wù)“國之大者”,走在時代前列。多年來,浙江大學收集12000余份水稻、棉花、油菜、大豆等作物種質(zhì)資源,對優(yōu)異農(nóng)藝性狀進行了系統(tǒng)的鑒定,已分享特異材料3000余份,用于育種和基礎(chǔ)研究。學校完成了水稻、棉花、油菜、大麥、番茄、芥菜等多個作物基因組測序與重測序工作,獲得了一批具有很大產(chǎn)業(yè)化前景的新基因、新材料。

人才驅(qū)動發(fā)展

生物馴化與人工選擇是人類文明起源與發(fā)展的基石,基于現(xiàn)代遺傳學的生物育種進步是現(xiàn)代社會生存與經(jīng)濟發(fā)展的根本。

這個豐收季,浙江大學農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學院舒慶堯教授團隊培育的“江兩優(yōu)7901”水稻新品種,又交出了一份滿意的答卷。作為首個秈粳兩系雜交稻,產(chǎn)量高、口感好的優(yōu)勢,深受農(nóng)戶和消費者的喜愛,已連續(xù)兩年入選“浙江-長江中下游水稻新品種大會推薦品種”。

這個適用于在長江流域稻區(qū)種植的水稻品種,2018年通過國家農(nóng)作物品種審定委員會審定,現(xiàn)已在浙江、江蘇、安徽、湖北等省推廣。

浙江大學農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學院周偉軍教授團隊采用蕓薹屬遠緣雜交、雙單倍體技術(shù)等分子聚合育種方法,創(chuàng)制了油菜人工合成種異源六倍體、黃籽高含油量油菜以及彩色油菜等一批優(yōu)異種質(zhì)材料,其中“浙大630”含油量(49.21%)居全國常規(guī)油菜品種榜首,“浙大七彩油菜”已在長江流域冬油菜產(chǎn)區(qū)以及青藏春油菜產(chǎn)區(qū)大面積示范應(yīng)用,他們助力鄉(xiāng)村振興和美麗中國建設(shè)。

豐收的大地上,浙大人淡泊名利、孜孜不倦,百折不撓、求是奮進。“育種的目的在于出品種,浙江大學在注重基礎(chǔ)研究的同時,更引導我們將目光聚焦到國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場?!卑颜撐恼嬲龑戇M祖國的大地,周偉軍教授、舒慶堯教授先后獲聘浙江大學“求是技術(shù)創(chuàng)新崗”。學校設(shè)立這個求是專項崗,鼓勵教師在技術(shù)創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)化方面主動服務(wù)國家戰(zhàn)略。

發(fā)展是第一要務(wù),人才是第一資源,創(chuàng)新是第一動力?;仡櫿愦蟮挠N發(fā)展,燦若星辰。農(nóng)學家沈?qū)W年先生在全國最早開設(shè)了《育種學訊論》;園藝學專家吳耕民先生引育的浙大長蘿卜,歷經(jīng)70余年仍在使用;水稻專家夏英武教授培育出的秈稻浙輻802,以此為親本育出新品種多達幾百個……在創(chuàng)造一個有一個育種輝煌的同時,老一輩科學家甘當鋪路石,未下一個輝煌鋪路架橋,激勵青年一代不斷奮斗。

頂天立地、自主創(chuàng)新,今天的浙大育種團隊傳承農(nóng)科精神,接過前輩的重擔,正著力攻克種業(yè)重大基礎(chǔ)科學問題,突破基因編輯與合成生物等顛覆性技術(shù),創(chuàng)新現(xiàn)代生物育種技術(shù),加快戰(zhàn)略性品種培育。他們帶著學生學,幫著農(nóng)民干,默默耕耘在育種這片大田。

沒有農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化,就沒有整個國家現(xiàn)代化。發(fā)揮綜合性大學的獨特優(yōu)勢,匯聚世界頂尖人才與高水平創(chuàng)新團隊,培育國家緊缺的復合型拔尖創(chuàng)新人才,是學校服務(wù)“國之大者”的重要舉措。近年來,浙江大學加快構(gòu)建農(nóng)業(yè)基因組與精準設(shè)計育種領(lǐng)域前沿研究與技術(shù)轉(zhuǎn)化推廣的全鏈條創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng),助力我國從種質(zhì)資源大國向種業(yè)強國的轉(zhuǎn)變。

打通最先一公里與最后一公里

遠在新疆的庫爾勒,十月份正是棉花的采摘季,在遼闊的大地上,一朵朵白絨絨的棉花好像碧空中的片片云彩。

棉花的生長過程中,黃萎病是棉花生產(chǎn)的“癌癥”。農(nóng)藥防治效果差,污染環(huán)境。浙江大學農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學院張?zhí)煺娼淌谂c團隊通過多年的努力,培育出產(chǎn)量高、品質(zhì)好、抗黃萎病的“浙金研2號”棉花新品種,解決了新疆棉花生產(chǎn)的難題,有望大面積推廣利用。

育種離不開廣闊的試驗田,在海南研究院、中原研究院和山東研究院,浙江大學分別成立了作物設(shè)計育種中心,培植種業(yè)發(fā)展提供創(chuàng)新沃土。在很多實驗室里,有的儀器是企業(yè)直接提供,學校積極探索成果共有、利益共享的合作共贏機制,加快科技成果的熟化與轉(zhuǎn)化,打通產(chǎn)學研的最后一公里。

可以說,通過環(huán)境優(yōu)化和系統(tǒng)創(chuàng)新,一系列人才、技術(shù)要素正向浙大涌入。

足不出戶,在寸土寸金的紫金港校區(qū),也有一塊農(nóng)田,一個嶄新的育種工廠正在設(shè)計建設(shè)。“這將大大加快育種的進度,通過校內(nèi)的表型、抗性等指標的鑒定,降低繁育成本?!睆垏秸f。

解決“卡脖子”技術(shù),浙江大學的解決方案是交叉會聚。學校通過水稻與主要經(jīng)濟作物聯(lián)盟、農(nóng)業(yè)設(shè)計育種會聚研究計劃,推進優(yōu)勢學科領(lǐng)域的交叉融合與會聚造峰,培育重大原創(chuàng)成果和顛覆性技術(shù)突破,構(gòu)筑新的學科增長點,打開交叉研究的第一公里。

水稻的返祖是一個常見的遺傳現(xiàn)象,是指從栽培稻變?yōu)殡s草稻,在與水稻的競爭中影響正常稻的生產(chǎn)。經(jīng)過三年多的努力,浙江大學農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學院樊龍江教授領(lǐng)導的國際研究團隊,對涵蓋各大洲來自16個主要水稻生產(chǎn)國的稻區(qū)都進行了抽樣,在對524份雜草稻的研究中發(fā)現(xiàn)水稻在世界各稻區(qū)均存在去馴化現(xiàn)象。

“在明確進化脈絡(luò)后,我們科研團隊在作物野化的危機中尋找新的育種方向?!狈埥榻B,返祖的雜草稻獨特的基因表達,能夠度過田間冬季的嚴酷環(huán)境,這為水稻抗寒等提供了新的設(shè)計思路和遺傳資源。

目前,浙江大學農(nóng)業(yè)設(shè)計育種會聚研究計劃正在布局融合生物技術(shù)和信息技術(shù)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,促進農(nóng)業(yè)育種與生物信息、大數(shù)據(jù)與人工智能等學科領(lǐng)域的會聚融合,引領(lǐng)農(nóng)業(yè)育種發(fā)展的新方向,著力培育優(yōu)質(zhì)、高抗的綠色農(nóng)業(yè)新品種。

喜看稻菽千重浪。站在新的發(fā)展階段,一代代農(nóng)學人服務(wù)“國之大者”,胸懷使命愿景,想國家之所想、急國家之所急、應(yīng)國家之所需,將種業(yè)自立自強的重任扛在肩上,加強良種技術(shù)攻關(guān),用中國種子保障中國糧食安全。