在巴山渝水育良种

种子是农业的“芯片”。在服务粮食与生物安全的新征程上，一群年轻人传递着接力棒——累计创制新素材6000余份、申请国家发明专利100余项，近200名科研骨干、500余名研究生组成的研发队伍中，80后、90后人才占比超六成，优秀的中坚力量正不断涌现。 2021年1月，西南大学和重庆高新区协同共建的西部（重庆）科学城种质创制大科学中心（以下简称“中心”）揭牌成立。聚焦长江上游种质资源发掘、收集、保护、创制与利用，这里已入驻柑橘、家蚕、马铃薯、水稻、油菜、青蒿、茶树等10余个重要特色物种种质创制团队，产出一批具有自主知识产权的重要动植物新品种。 瞄准生物种质创新与利用世界前沿，年轻一代扎根巴山渝水间，矢志为种业振兴贡献青春力量。 科学育种 破解柑橘的“基因密码” 缙云山麓、嘉陵江畔，走进占地200余亩的国家柑橘种质资源圃（重庆），树上的鲜果黄澄澄、圆滚滚，恰好手掌大小；摘下一闻，自带天然香气；切成数瓣，汁液四溢，再入口，沁人心脾，甜得很！ 中心柑橘团队的李强副教授指向满树的金黄，介绍道：“这是我们自主选育的晚熟甜橙新品种，去年底刚获得农业农村部颁发的植物新品种权证书，取名叫夏香蜜橙。” 夏香蜜橙，顾名思义：熟期晚，利于夏季错峰上市，填补空白；风味浓郁，水分多，甜度高。“夏香蜜橙的盛产期亩产超过4000公斤，而且适应性好、易于栽培管理，再加上橙汁加工性能优良，前景十分广阔。”李强说。作为柑橘种质创制的最新成果，夏香蜜橙正在重庆江津、璧山、渝北等地示范推广，配套种植让“花果同树”成为美谈。 1984年出生的李强，与柑橘的缘分不浅。大学学的是生物科学，硕士期间因为在植物保护领域的优异科研成果，获得了国家公派留学机会。正是在国外攻读博士期间，他转向了植物发育学，回国后主攻柑橘生物育种。“柑橘主要分布在我国南方，栽培面积和产量均居世界第一。”李强说。 巴渝大地自古为柑橘重要产区。说来也巧，李强在重庆安了家，妻子来自三峡库区的奉节县，而“奉节脐橙”是历史悠久、闻名遐迩的中国地理标志产品。逢年过节回娘家，李教授就变身为“土专家”，和乡里乡亲们在“教学相长”间练成了“田把式”，对柑橘种业的问题也有了更直观的认识：“首先是自主知识产权品种缺乏，其次是抗病害能力需要加强，第三是多元化品种需求与创制滞后的矛盾突出。” 然而，传统杂交育种因为柑橘的生长周期较长，不付出“十年树木”的努力，得不到结果。咋办？ 李强和西南大学的同事们迎难而上、专啃“硬骨头”。在他的主导下，团队用了4年时间，完成对300多份代表性柑橘种质的全基因组深度重测序，挖掘出4万多个关联柑橘重要性状的核心位点。“简单来说，就是要找出哪些基因决定了种子多少、果实大小、果皮厚薄等等。”李强说。该研究创建了全球第一个园艺类全基因组变异数据库，成果在园艺领域顶级期刊发表。 科研攻关，就要下苦功夫。李强介绍，在位于重庆北碚、我国最大的国家柑橘种质资源圃，每份代表性种质都要采几十个回实验室，4年时间里前后采了几千个果子。在此基础上，中心柑橘团队研制出世界首款柑橘液相育种芯片——“橘芯1号”，并于今年4月获得国家发明专利授权，不仅能低成本、高通量地进行柑橘基因分型，还进一步为资源鉴定、全基因组关联、遗传分析等提供基因组学资源。 “育种芯片是种质资源基因分型检测的重要工具，可以快速识别与优良性状相关联的基因或标记，极大地提高育种效率和精确度，从而在遗传改良与育种研究中发挥重要作用。”李强告诉记者，此前，我国尚无成熟的柑橘基因分型芯片，而经济高效、具有自主知识产权的“橘芯1号”，不仅能够为开展柑橘生物育种、开发柑橘全基因组选择育种平台打下基础，还能显著提高柑橘育种效率，大幅缩短育种周期，在培育高产、优质的柑橘新品种方面具有巨大的应用价值。 育用结合 吐出“智慧”的蚕丝 在川渝地区，栽桑养蚕、缫丝织绸的历史十分悠久。 走近中心的家蚕团队，李志清教授正在实验室里紧张地忙碌着。李志清本科在西南大学学的就是蚕学专业，攻读完博士学位后又回到母校从事蚕学研究至今。 “再理想的品种素材，也得培育多代才能固定性状，而且养蚕真是个辛苦活。”触动李志清的，是困扰家蚕种质创制的瓶颈。“一天喂三次，每天消耗几百公斤桑叶，采桑还需要大量劳动力，耗时费力不说，受季节性影响，冬天还没办法饲养。” 如何摆脱对新鲜桑叶和人力的传统依赖？“这不光是育种工作的难点，更关系着蚕桑产业的长远发展。”李志清说。在中心首席科学家、家蚕团队负责人夏庆友教授的带领下，经过持续攻关，李志清和同事们终于调制出包含桑叶粉、豆粕粉、玉米粉等30多种成分的家蚕专用饲料，可以满足不同品种、不同年龄段蚕宝宝的营养需求。李志清一脸轻松地说：“而且3天才喂一次饲料，过去10个人的工作量，现在只需要1个人就能完成，更是实现了一年四季皆可养蚕的目标，大大加速了种质创制进程。” 走进家蚕育种实验室的恒温恒湿无菌房，一垛垛专用养蚕盒里面，整齐码放着深褐色的片状饲料，每一片上都密密麻麻爬满了蚕宝宝。 “通过研发智能养蚕设备及环境控制系统，并结合物联网大数据进行智能决策，我们实现了从饲料加工、养蚕添食到除沙、上蔟结茧、采茧等全流程自动化。”李志清介绍，他带领团队研发了基于专用饲料的家蚕智能化养殖技术体系，传统需要6到8年的家蚕育种周期，在这里不仅1到2年即可完成，而且实现了更低成本、更高效养殖，有助于提高经济效益，如今正在重庆、安徽等地示范应用。 借助家蚕专用饲料的开发与智慧养蚕设备体系的建立，基础研究也插上了腾飞的翅膀。近年来，李志清和同事们一边在生长发育素材创制上发力，如针对家蚕卵巢发育异常问题，进行遗传改良提高产卵数；与此同时，在新型蚕丝医学应用上拓展，如开发功能性蚕丝水凝胶、3D培养神经干细胞等先进生物材料。育用结合，助力蚕桑产业高质量发展。 围绕家蚕生长发育、免疫抗病、丝蛋白合成、功能性蚕丝等靶标，截至目前，中心的家蚕团队已创制了1000余份家蚕核心素材，研发出高抗多种病毒、特种高性能铁蚕丝等家蚕品种，具有广泛的产业应用前景。 穿梭育种 马铃薯花开在高山平川间 一说起马铃薯，很多人都以为我国北方种得多。 事实上，我国马铃薯种植面积排名位居前列的省区市中，西南地区的四川、贵州、云南、重庆就占四席，种植总面积占到全国一半以上。 “我们团队师生每年3月底播种土豆，5月到7月要去做田间考察，8月中旬再去采收。”刚从大巴山深处、开州区满月镇回来的中心马铃薯团队副教授荐红举，面色黝黑、身材精瘦。 马铃薯育种，采样都要以吨计。“‘十一’假期结束后，团队师生还去了合川区渭沱镇的试验田种薯，元旦前后采收，紧接着再种一茬，明年‘五一’前后采收。”谈起马铃薯，荐红举滔滔不绝，“马铃薯的生长环境一般不超过25摄氏度，合川这边忙完，又该去开州了，一年四季没有闲的时候。” 与荐红举老家河南商丘一望无际的大平原截然不同，重庆尽是大山大川，覆盖高中低不同海拔。为了变劣势为优势，中心马铃薯团队创造性地建立了立体式穿梭育种体系，从大巴山上、海拔1600米的开州区满月镇，到涪江之滨、海拔200米的合川区渭沱镇，团队成员们跋涉在高山平川间开展育种工作，全年无间断。 近几年，中心马铃薯团队已经完全自主选育了18个优质新品种。荐红举手捧着沉甸甸的成果，兴奋地说：“这是今年团队选育鉴定的‘缙云薯18号’，属于中晚熟鲜食品种，薯形优良、大薯率高、蒸煮风味好、商品性强，正在示范推广……”如今，优质马铃薯新品种已在全国多地开展种植。 荐红举还兴致勃勃地聊起了“彩色马铃薯”：“围绕乡村全面振兴、农旅融合的需要，我们团队还培育了红色、紫色等彩色马铃薯，富含花青素，好看又营养，如今已经种上了大凉山。” 中心马铃薯团队的成果还不止于此。如今，“一带一路”国际马铃薯产业科技创新院在此挂牌。团队自主研发的马铃薯种薯病原快速检测试剂盒不仅填补了国内空白、在全国多省份推广，更助力国际合作、产业增收，为其他国家提供马铃薯产业发展的中国方案。 据统计，中心马铃薯团队通过与科研院所、企业联合攻关，近年来围绕菜用型马铃薯系列新品种选育与产业关键技术研究及应用，累计推广面积达1000余万亩，带动农户户均增收2000余元，获农业农村部全国农牧渔业丰收奖一等奖。 入秋之后，天气渐凉。荐红举和所在团队年轻的同事们又要转场到低海拔地区去种薯了，行走山河间，播种着希望。