新聞源 財富源

2024年06月23日 星期天

財經 > 滾動新聞 > 正文

字號:  

分子育種迎來高通量時代

  • 發佈時間:2015-03-02 07:31:46  來源:農民日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  開欄的話

  在整個農業領域中,種子是最具高科技屬性的産品之一,種業已發展成為典型的高科技産業。特別是近年來,隨著生物技術迅猛發展,育种家利用高通量測序、分子標記等等先進的生物技術和資訊技術手段,架起了種質基因資源資訊銜接龐大數據的橋梁,建立起常規育種與生物育種相結合的平臺,大幅度提高了育種效率,使育種工作實現了由“經驗”向“科學”的根本性轉變。

  從今日起,本版開設“走進研發中心”欄目,帶您走進科研院所、育繁推一體化企業的重點實驗室、研發中心,看看這些前沿的技術,如何應用於育種,如何改變我們的生活。

  如今,分子標記技術和基因組測序技術的進步極大地推動了分子生物學和現代農業科技的發展,為了讓這些高新技術帶動我國種業的發展,中玉金標記(北京)生物技術股份有限公司于2014年投資5500萬元,初步建立了目前我國最先進、通量最高的分子標記實驗室。如此高大上的實驗室具備哪些技術優勢?又能為我國種業同仁提供哪些技術服務呢?讓我們拭目以待。——編者

  本報記者繆翼

  盧洪,CEO,首席科學家;羅朗,分子育種研發總監;董佔山,資源創新研發總監;郭仁峻,全國大田測試體系總監;景潤春,分子標記技術研發總監;嚴勇攀,生物資訊研發總監……在中玉金標記分子標記實驗室大門外,貼著研發團隊領軍人物的照片,這是他們的“戰場”。在這裡,這些國內外種業科研精英正在為我國種業創造著無限動力;在這裡,我國傳統育種落後30年、分子育種落後20年的現狀將被改寫。

  2月初,記者來到中玉金標記,跟隨盧洪走進這略顯神秘的實驗室。通過一次次指紋識別,推開一扇扇戒備森嚴的門。實驗室裏的儀器設備高速而安靜地運轉著。“取樣、標記、檢測……一系列流程只需工程師一個指令,盡在掌握。”在DouglasScientificArrayTape系統前,工程師一邊操作設備一邊向記者介紹。

  “實驗室的建立為我國的種業公司和育種單位利用基因組學的最新研究成果有效提高育種效率和精確性提供了基礎,可以説它承擔著幫助提高我國種業研發能力與産品開發核心競爭力的重大使命。”盧洪説。

  技術水準已經達到國際水準

  四大平臺相互協同運作,從而使實驗室擁有了每天産生200萬個以上基因型資訊數據點的能力

  分子標記技術和基因組測序技術的進步極大地推動了分子生物學和現代農業科技的發展。近10年來,基於分子標記技術的高通量基因型和第二代DNA測序技術的應用使生物學的研究更加高效、廣泛、深入。技術的進步使單個數據的生産和管理成本急劇下降,基因組的研究和應用進入了“大數據”時代,給分子生物學家、遺傳學家、育种家等提供了海量資訊。

  盧洪介紹,目前以高通量DNA提取平臺、高通量分子標記開發平臺、高通量分子標記檢測平臺,以及高通量SNP晶片檢測平臺等四大平臺為核心組建了分子育種實驗室,已初步建立起來一個我國技術水準和通量都很高的分子標記檢測體系。

  據實驗室工程師介紹,四大平臺相互協同運作從而使中玉金標記實驗室擁有了每天産生200萬個以上基因型資訊數據點的能力;高通量DNA提取和分子標記檢測平臺,處理能力達到年處理樣品100萬份以上;承擔的各項定制項目,年産生數十億個SNP數據點。同時,實驗室計劃購置全球先進的Illumi?naNextSeq500高通量測序系統,應用Next?Seq500測序可獲得測序長度為2x150bp,每張Flowcell每次産生的最大數據量為100G~120G,運作一次的時間為29小時,運作一年的數據産量為29T。NextSeq500不僅可以進行基因組測序,同時可以用來進行轉錄組深度測序、甲基化高通量測序、染色質免疫共沉澱測序和小RNA高通量測序研究。實驗室已經初步具備了應用KASPar和TaqManSNP基因分型技術,為我國種業同仁提供高通量分子標記分析的能力。

  “可以説,目前我們的分子標記實驗室的技術水準,與國際一流水準的分子實驗室相比毫不遜色。”盧洪。

  為育種企業提供高端技術服務

  與國內外公司、科研單位建立戰略合作關係,成為先進生物技術轉化的首選渠道

  分子育種是當今最前沿的育種技術,不過,也被認為是“最燒錢”的。一台設備動輒幾百萬,而且每隔3年~5年就要更新換代,設備費用十分昂貴。更主要的是,對普通的科研單位和育種企業來説,實驗數據量不需要那麼多,就算建起這樣高端的實驗室,一家企業的育種需求量也“喂不飽”實驗設備,也是一種資源的浪費。

  中玉金標記這家企業正是由此而生,他並不是一家育種企業,而是定義為“為育種企業提供高端技術服務的企業”,由國家相關部門倡導,北大荒墾豐種業公司等8家公司出資所建。因此,建立一流的實驗室並未國內企業提供服務是他的使命所在。

  日前中玉金標記已經與全球基因晶片技術的發明者、全球兩大基因晶片供應商之一的美國昂飛公司達成戰略合作協議,昂飛公司支援中玉金標記開發農作物基因晶片,中玉金標記也將成為昂飛公司在中國區的優先技術服務中心。

  在國內服務方面,中玉金標記已經與中國農科院作物所簽訂了戰略合作協議,雙方在玉米、小麥、大豆等作物展開技術合作和服務。通過這些合作,中玉金標記實驗室正在研發及可應用的晶片涉及玉米、小麥、大豆等主要糧油作物及蔬菜,具有多種作物的功能標記,涵蓋不同密度等級,可應用於基因組研究及分子育種的不同過程。

  此外,實驗室還將開發一系列與抗病性狀緊密關聯的SNP標記,比如玉米的青枯病、絲黑穗病、灰斑病、矮化葉病毒病、粗縮病、大斑病等,這將為品種改良、種質資源的定向改良、育種材料的篩選鑒定等作出貢獻。

  五大中心構建完整服務體系

  五大中心從微觀的分子功能標記和基因,到宏觀的生態區田間表現,使傳統育種技術和現代高科技有機結合起來

  中玉金標記實驗室充分融合田間試驗的資源和優勢,開發出服務於我國育種行業的五大科技服務中心,每個中心承擔著不同的科技服務功能,同時又能夠很好地整合服務。

  分子育種中心。該中心由海歸博士羅朗帶領,提供以分子標記技術和生物資訊技術為核心的分子育種技術的各種應用。“目前受農業部委託,我們已完成對全國3000多份育種材料進行了遺傳分析和雜種優勢群劃分,對種子公司更準確地利用現有種質資源有很大幫助,避免靠經驗和表型檢測帶來的不準確性和盲目性。”羅朗介紹,“我中心的科研成果可以有針對性地改良和提高國內優秀玉米雜交品種的抗病能力,已開始為多家種業公司進行品種定制改良。”

  種質資源創新中心。“我中心將通過新一代雙單倍體(DH)技術,快速大規模産生玉米DH自交係,並從分子和田間表現兩個不同層面上對DH自交係進行全面評價鑒定。”中心負責人董佔山博士説,“從2014年開始,中玉金標記積極利用國內優秀種質資源,開始進行DH係生産,目前已經有一批單倍體材料在海南育種圃茁壯成長。此項目將在中國開啟大規模種質資源創新的新篇章,目標是建成具有年産5~10萬個DH係能力的資源創新生産系統。”

  大田測試中心。“把這個平臺建成中國最值得信賴的玉米品種測試體系。”這是中心負責人郭仁峻及其團隊的一貫信念。該中心將在原來“8+1”公司測試體系的基礎上,在全國玉米主産區建立一套約由500個試驗點組成的中國最大的測試體系,專業人員負責試驗的計劃、落實、監督和培訓,採用國際先進的育種資訊管理軟體AGROBASE進行實驗設計和數據分析,依據國家主要農作物審定要求報告品種表現。

  分子標記技術研發中心。中心負責人景潤春博士介紹,每個育種材料、骨幹自交係、審定的品種都需要建立一份完整的DNA指紋圖譜數據系統。我國迫切需要開發新一代的SNP分子標記技術,制定相應的品種審定和資源評價標準來為智慧財産權的保護提供強大的技術支援,新制定的SNP分子標記標准將能夠更準確鑒定品種真實性,更好地評價我國種質資源遺傳多樣性。“目前,我們與北京農林科學院玉米研究中心聯合,共同開發玉米第三代SNP分子標記的品種鑒定及種質資源評價國家標準。”

  生物資訊研發中心。用嚴勇攀博士的話説,建立以專業數據庫管理和大數據分析平臺為代表的生物數據分析和資訊管理中心是現代育種不可缺少的重要組成部分。該中心幫助收集整理基因型數據,基因組資訊,農藝性狀、係譜關係、配合力、環境資訊、農藝管理資訊及多年多點試驗數據等,讓育種真正實現由經驗向精準的轉變。

熱圖一覽

高清圖集賞析

  • 股票名稱 最新價 漲跌幅