现代生物育种的三架马车

　　转基因育种技术、分子标记育种技术和单倍体育种技术

　　品种是种企发展的核心竞争力，而品种的更新换代则需要育种技术和手段的升级。

　　相对于传统育种，转基因育种技术、分子标记育种技术和单倍体育种技术被认为是现代生物育种的重要手段，已经被广泛应用于育种实践中，成为种企发展壮大的必备武器。

　　国外孟山都、杜邦先锋、先正达、KWS等种业巨头凭借这三把利器已经研发储备了大量品种，国内一些种企正在奋起直追。

　　转基因技术起源于20世纪70年代初，是指利用体外DNA重组，将编码重要性状的外源基因导入受体植物，并培育出具有目标性状的转基因农作物的技术。简单地说，就是运用科学手段从某种生物中提取所需要的基因，将其转入另一种生物中，与另一种生物的基因进行重组，从而达到改良或创造新品种的目的。

　　与传统育种技术相比，转基因技术所转移的基因不受生物体间亲缘关系的限制，可以在不同生物物种个体间转移；而且所操作和转移的，一般是经过明确定义的基因，功能清楚，对后代的表现可以准确预见。

　　转基因育种技术已经被认为是现代农业史上采用最为迅速的作物技术。目前，转基因品种以抗虫、抗除草剂以及抗虫耐除草剂等为主。

　　据悉，自1994年孟山都公司培育的抗草甘膦转基因大豆首次获得在美国商业化种植许可后，大豆已经是目前世界转基因种植面积最大的作物，孟山都、先锋和拜耳是主要的研发单位。中国产业信息网的数据显示，2012年，全球转基因大豆种植面积已经达到8086 万公顷，占全球大豆种植面积的74.4%。

　　我国是继美国之后，第二个拥有Bt基因自主产权的国家。目前，已经被批准转基因种植的只有棉花和木瓜两种作物。其中，转基因抗虫棉已经有多个品种通过审定，并大规模种植。对于种企来说，转基因育种巨大的科研投入足以令国内众多企业望而却步。

　　与美国孟山都、先锋等种业寡头每年能够投入数十亿美元的科研经费相比，我国转基因研究主要集中在科研院校，只有创世纪、奥瑞金、大北农、中国种子集团等少数种子企业开展转基因的相关研究。

　　在新品种选育过程中，选育高产、高抗和高配合力的优良自交系是作物育种创新的重点和难点。采用常规选育方法获得一个纯和自交系往往需要4-6年的时间，至少连续自交纯化6代以上。单倍体育种的出现，只需两代即可育成稳定的纯系，大大缩短了育种的时间，成为目前选育自交系最直接、快速的一种革新技术。

　　单倍体育种主要是利用远缘杂交、花药培养、孤雌生殖和单倍体诱导系诱导等人工诱导方法，使得卵子与精子不能正常结合，产生了单倍体植株。与正常亲本相比，单倍体植株细弱、矮小、花粉粒小而空瘪，往往不能正常授粉结实。因此，必须通过自然加倍和人工加倍后才能正常授粉结实。

　　自20世纪60年代单倍体技术应用于植物育种的设想实现以来，美国、日本、印度、中国及一些国际研究机构都高度重视该项技术的育种应用价值，先后在玉米、水稻、小麦、油菜以及很多药用植物中获得单倍体植株用于品种改良，并获得了一些优良品种应用于生产。

　　玉米是目前应用单倍体育种技术最成熟的作物。国外公司如KWS、利马格兰、孟山都、先锋等都形成了单倍体育种体系。据玉米岗位专家曹靖生介绍，国外种子公司已全面应用单倍体育种技术，例如利马格兰公司单倍体选系已占全部选系的90%以上，KWS公司则95%应用单倍体技术选系。

　　在我国，最早开展此项研究的中国科学院遗传研究所通过采用孤雌生殖技术，已育成3000 多个孤雌生殖纯系，其中综合性状优良或个别性状突出，可直接或间接用于育种的近350个，选出多个优良组合参加省级和国家级区试。科玉10号、秦单5号已通过审定，并在生产上进行推广。近年来，国内种子企业近年来也都开展了单倍体育种项目，其中，北京奥瑞金种业有限公司和中国农业大学教授陈绍江的合作进行单倍体育工程的研究最为成功。

　　值得注意的是，单倍体的诱导频率极低，并且栽培成活率也低；产生的单倍体往往是随机基因型，并非全是理想基因型。“单倍体育种技术需要工程化思维，更需要规模化操作。”陈绍江说，育种者要更加重视基础材料的选择，更加重视系统间的合作，更加重视测配。

　　分子标记育种：商业化育种体系核心

　　传统的育种，育种家要想获得一个性状良好（抗性、株型、品质、产量等）的材料，往往通过杂交或回交转育后，只能凭借自己的经验在浩如烟海的后代中观察、选择，费时费力。

　　而分子标记育种，又称分子标记辅助选择(marker assisted section，MAS)，可以利用与目标性状紧密连锁的 DNA 分子标记对目标性状进行间接选择。即利用与目标性状基因紧密连锁的分子标记，对目标性状进行跟踪选择，在早代就能够对目标基因的转移进行准确、稳定的选择，而且克服隐性基因再度利用时识别的困难，从而能够加速育种进程，提高育种效率。

　　在育种家眼里，分子标记育种可以进行有利基因的转育和累加，因此是种质改良和品种选育的强大武器。国家玉米改良中心郑州分中心主任陈彦惠表示，利用分子标记辅助选择技术，从庞大的种质资源库中挑选出高产、优质、抗病、广适的育种材料，通过进一步对其表型进行田间鉴定，就能够高效、快速地进行种质改良。据悉，该实验室团队正在进行玉米株型的分子标记辅助选择，将定位出的一些叶夹角基因通过回交手段改良某些株型松散的自交系。

　　目前，利用分子标记辅助选择最成功的例子是抗病基因的聚合。即把多个控制垂直抗性的基因聚合在同一品种中，通过筛选和鉴定，培育出高产、多抗的作物新品种。例如南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室柳李旺团队将棉花胞质雄性不育恢复系0-613-2R与转Bt基因抗虫棉R019(轮回亲本)杂交、回交产生BC2群体。利用CMS恢复基因Rf1紧密连锁的3个SSR标记和Bt基因特异的STS标记进行 MAS，培育出聚合有 Rf1 和 Bt 基因抗虫棉恢复系。

　　在商业化育种的浪潮中，种子企业纷纷成立种业科学研究院，建立分子育种平台，开展分子标记育种相关方面研究。“分子标记辅助选择育种是种子企业构建商业化育种体系的必要技术体系。”创世纪转基因有限公司总裁杨雅生说。

　　而利用分子标记辅助选择，将多个基因或多个性状同步导入需要改良的作物品种，通过与转基因技术相结合，最终实现品种设计育种，培育出多抗或广谱的种质或品种，才是更大的诱惑。

　　《农财宝典》记者 刘海英

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