育种家最怕的,可能不是筛不出好材料,而是把时间花在了最终会被淘汰的材料上。
一份小麦材料,从杂交后代到品系,再到区域试验,要经过一轮又一轮筛选。田间表现、品质、抗病性……每多做一次评价,背后都是时间和成本。
比如强筋小麦育种,河北春淼种业现在会先做基因检测,再做品质分析,100份材料可以先筛到约30份。看起来只是把检测提前了一步,背后改变的却是育种家的选择节点。
育种家最贵的成本,是无效筛选
传统育种并不缺筛选手段,只是很多判断要等到材料生长后期,甚至收获以后才能完成。品质如此,抗病也是如此。
如果一份材料连目标基因都没有,后面再投入田间观察、品质检测和繁殖资源,最终往往还是要淘汰。分子检测提供了一个更早做判断的机会。
以春淼种业为例,过去筛选强筋小麦,要等籽粒成熟后磨粉,再进行面团分析。一次检测约需2公斤种子,单项检测费用一两千元。现在,企业把基因检测放到前面,先筛出携带目标基因的材料,再进行后续评价。2024—2025年创制特色种质8000余份,并依据基因检测筛选出10个强筋、中强筋小麦品系,其中部分已经进入省级区域试验。
育种本来就是一个不断淘汰的过程。如果一些材料能够更早出局,留下来的材料就值得投入更多精力。
一芯多检,解决的是小麦育种的“组合题”
小麦育种很少只看一个性状。抗条锈病、抗白粉病、抗赤霉病、品质、产量、适应性……育种家面对的往往是多个育种目标同时选择。如果一次只检测一个性状,就要反复送样、检测、等待结果,把不同结果放在一起判断。目标越多,流程越长。
博瑞迪近期推出的“智麦优选”功能芯片,采用多重PCR与高通量测序策略,将病害抗性和加工品质相关的10个关键功能基因成熟标记位点整合在一起,可对一个样本进行多性状同步检测。产品最快7天出报告,单样本检测成本为十几元。
△可检测的性状。 ©博瑞迪
对育种家来说,同一份材料可以同时看到多个目标性状的分子信息。哪些材料带有目标抗病基因,哪些具备目标品质基因,哪些值得继续筛选,哪些可以进入亲本选择,判断可以在同一次检测中完成。
检测报告,最后还是要回答“留谁”
分子检测能测什么,已经不是唯一的问题。
如果检测结果出来后,材料还是按照原来的流程继续走,那么检测只是多了一份数据。只有当检测结果改变了“留谁、淘汰谁、选谁做亲本、谁进入下一轮”,它才真正成为育种工具。
“智麦优选”的应用场景也不只停留在种质鉴定,还覆盖早期材料筛选、亲本选配、区试材料预检和繁育质控等环节。
△博瑞迪智麦优选芯片。 ©博瑞迪
当然,分子检测不能代替田间表现。一个材料有抗病基因,不代表田间一定抗病;有目标品质基因,也不意味着最终品质一定达标。育种家的判断仍然要落到田间。
分子检测负责缩小范围,田间试验负责给出最终答案。
抗病改良,难的不只是找到基因
如果一个好品种缺少抗病基因,能不能把目标基因加进去,同时尽量保住它原来的优势?小麦育种中,这样的需求并不少见。一个品种可能产量、品质和适应性都不错,只是抗病性存在短板;另一个材料恰好带有需要的抗病基因,却未必适合作为最终品种。
传统回交需要一代代推进。每一代都要找目标基因,同时尽可能恢复受体亲本的遗传背景。分子检测可以把这个过程做得更有针对性。博瑞迪目前推出的小麦抗病定向改良服务,以回交改良为基础,结合GBTS前景检测和背景检测,针对条锈病、白粉病、赤霉病等目标进行定向改良。
公司披露的项目指标包括:目标基因阳性纯合、背景恢复率≥98%、SSR≤2,并通过加代实现一年4代,项目最快24个月交付。
△博瑞迪小麦育种温室。 ©博瑞迪
在这个过程中,分子检测参与的已经不只是“找基因”,还包括目标基因导入后的筛选、遗传背景恢复和世代推进。最终指向的是一个新的育种材料。
比单纯知道“哪个材料有抗病基因”,又往前走了一步。
一个基因发现之后,还要走很长一段路
发现一个好基因,并不等于马上就能育成一个好品种。中间还有功能验证、标记开发、材料筛选、定向导入、背景恢复、加代和田间评价。
博瑞迪与中国科学院遗传与发育生物学研究所刘志勇团队开展合作。刘志勇团队长期开展小麦抗病基因研究,已发掘Pm24、Pm36、WTM1、YrZH22、YrZM103等抗病基因。科研团队解决的是“有什么基因、基因有什么作用”;育种应用还要继续回答“怎么检测、怎么找到材料、怎么导进去、怎么尽快做出来”。
△博瑞迪小麦抗病定向改良。 ©博瑞迪
分子标记和育种技术,连接的正是这中间的一段。
一个基因被发现,只是第一步。真正进入育种流程,才有可能从论文里的基因,变成育种家手里的材料。
少走一步,也许就是育种效率
小麦育种不会因为分子检测出现,就少了田间鉴定、品质评价和多环境试验。这些环节仍然绕不过去。
△小麦赤霉病定向改良效果图。 ©博瑞迪
有些判断,不必等到后面才做。如果一个材料在早期就能判断不符合目标,就没有必要让它继续占用田间、检测和繁殖资源。
育种拼到最后,拼的也许不是谁测得更多,而是谁能更早放弃不值得继续的材料。
育种技术专栏-博瑞迪专刊
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