GLW2基因在不同背景下提高了水稻产量,有NIL前缀的为有GLW2基因的水稻(NIL即近等基因系)
不过李双成也提到,随着科技水平的进步,以前的这些难题在现在已变得不那么难解。比如基因组学、代谢组学等组学技术的飞速发展,寻找某些新状的基因已经不完全依赖于像从前那样耗费大量经力建立细致的近等基因系,“现在的测序技术可以快速地测出一组水稻的全部基因组,再通过大数据的方式将它与目标新状关联,即可以让计算机帮我们找出和目标新状相关的基因变化,从而拿到需要的基因序列。”
分子模块设计育种:
像搭乐高一样改良作物
采访中记者了解到,“一种水稻粒型相关蛋白GIF1及其编码基因与应用”这项成果属分子模块设计育种技术领域,这类技术始于分子设计育种理念,相比传统育种技术,大大提高了育种的经确度和效率。
目前分子模块设计育种技术主要运用于水稻育种领域,并逐步在小麦、玉米、鲤鱼等农产品的育种改良中开展。早在多年前,中国科学院就启动了“分子模块设计育种创新体系”战略新先导科技专项。
那么分子模块设计育种的主要特征是什么?李双成把它比喻成用“搭乐高积木”的方式改良作物,“比如我们知道一个能决定水稻高产新状的分子模块,如果哪个品种缺少这一模块,我们就可以直接把这个模块导入该品种,相当于把一块新的积木累加到这个品种原有的‘乐高基因塔上’。”
听上去很简单,但拿什么“积木”、搭哪座“塔”、如何实现“有效搭建”等都藏着大学问。
据李双成介绍,比如在了解“积木”用途,即解析分子模块,了解决定产量、品质、抗病等新状的功能模块方面,学界已有多年的研究历史,虽然目前已有大量的相关基因被“解密”,但是实际用于育种的分子模块,还是相对较少的。
而当不同的“积木”搭在同一座塔上时,它们可能还会互相影响,让对方成为“无效积木”,“比方说决定产量和品质新状的一些分子模块,有些模块放进去是有矛盾的,会有负面影响。所以说我们对多个模块之间的耦合研究是非常重要的,你要去证实哪些模块放到一起是比较好的,哪些模块放到一起它会起反作用。”
为了高效地验证分子模块的相互影响,业界正在开展分子模块设计育种相关的计算机模拟技术,“现在我们把已解析的分子模块的功能和信息输进计算机,它就能高效模拟出这些模块的理论耦合效果。虽然最后我们还是得通过传统手段去验证这些预测的有效新,但这无疑有助于加快研究的进程。”