近年來，中國科學院大豆分子設計育種重點實驗室在環(huán)境友好型大豆分子設計育種以及大豆高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、養(yǎng)分高效利用、抗病等控制大豆重要農(nóng)藝性狀基因的發(fā)掘取得一系列成果。
通過先進的大豆分子設計育種平臺，培育的環(huán)境友好型大豆新品種，為改善東北黑土地作物種植結(jié)構(gòu)和減藥提供了優(yōu)良的新品種。開發(fā)了大豆株型智能自動獲取技術(shù)、大豆葉型定量分析技術(shù)、大豆莢粒數(shù)性狀定量分析技術(shù)和種子形態(tài)分析和自動獲取技術(shù)，實現(xiàn)了大豆重要農(nóng)藝性狀的定量分析比較；建立了5124份大豆表型組數(shù)據(jù)、2537份大豆重測序數(shù)據(jù)、1738份大豆轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)形成的多組學整合數(shù)據(jù)庫，解析控制大豆重要農(nóng)藝性狀基因的7025個遺傳位點，為大豆分子設計育種提供了全基因組技術(shù)路線。通過分子設計培育的大豆品種是分子設計育種理論的成功實踐，對提高我國東北大豆產(chǎn)量以及東北大豆品種更新?lián)Q代，具有重要意義。
來自中國海關(guān)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2020年我國累計進口大豆首次超過1億噸，較2019年進口增加1182萬噸。大豆產(chǎn)需缺口巨大，高度依賴進口，作為全球的大豆進口國，我國大豆穩(wěn)定供應面臨嚴峻考驗。
立足國內(nèi)生產(chǎn)，提高國產(chǎn)大豆產(chǎn)量，逐步降低對進口大豆的過度依賴，有助于緩解國內(nèi)糧食結(jié)構(gòu)性短缺問題，更好地保障國家糧食安全。在種植面積難以大規(guī)模提高的情況下，提高大豆產(chǎn)量的另一途徑，在于依靠科技力量增加畝產(chǎn)量。
這就需要依靠科研人員持續(xù)攻關(guān)，選育出更多高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)品種，在有限的土地上持續(xù)提高大豆產(chǎn)量，保障國內(nèi)食用豆制品供給�！安捎脟H上先進的品種分子設計手段，是目前實現(xiàn)國產(chǎn)大豆育種突破的途徑�！敝袊茖W院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所研究員馮獻忠說。
“從國內(nèi)外優(yōu)良品種的培育現(xiàn)狀與發(fā)展歷史來看，分子設計育種代表著未來的方向，在大豆中明確的功能基因越多，對于開展分子設計育種越有利�！瘪T獻忠說，相較于傳統(tǒng)育種，分子設計育種有其特有優(yōu)勢。馮獻忠解釋道：“傳統(tǒng)育種主要靠經(jīng)驗。在如今的基因組時代下，我們探索的大豆分子設計育種可以通過定向選育，加快育種速度，這個方向的提升空間很大。”
在馮獻忠看來，分子設計育種的核心是在全基因組的基礎上，對種子性狀進行基因重塑。“分子設計育種就好比是蓋房子，我們不僅要對大豆每塊‘磚’的樣子了如指掌，還要對每間‘房’的功能進行提前設計和規(guī)劃。”
從大豆6萬個基因中找到了負責生育的基因，并進行了基因控制和改良，從而培育出了改變成熟生育期的全新大豆品種�！拔覀兺ㄟ^分子設計手段，采用不同優(yōu)良等位基因來控制大豆的性狀，比如讓豆莢里面結(jié)兩�；蛘呷�，讓晚熟的品種早熟。”馮獻忠表示，改良后的大豆莖稈更強、抗倒伏性好，在種植密度加大的情況下果實飽滿、蛋白質(zhì)含量高，從而了高產(chǎn)量。
此外，研究團隊還開發(fā)了大豆株型智能自動獲取技術(shù)、大豆葉型定量分析技術(shù)、大豆莢粒數(shù)性狀定量分析技術(shù)和種子形態(tài)分析和自動獲取技術(shù)，實現(xiàn)了大豆重要農(nóng)藝性狀的定量分析比較。
針對大豆育種遺傳基礎狹窄及優(yōu)異種質(zhì)資源貧乏的問題，馮獻忠團隊以核心大豆骨干親本為材料，采用物理和化學誘變的方法，創(chuàng)制了容量為40萬株系的大豆突變?nèi)后w，建立了大豆飽和基因突變庫和優(yōu)良變異材料庫。
馮獻忠說：“我們已檢測到800多萬個大豆基因組新變異，98%以上的大豆基因平均有3個以上的錯義等位突變，并在此基礎上建立了5套高效分子標記鑒定方法、3套快速基因定位和克隆方法，以及237個開發(fā)育種可用分子標記�！�
在此基礎上，研究團隊克隆和鑒定了56個調(diào)控大豆高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆和生育期的重要基因，選育了778份優(yōu)異育種材料，為大豆新品種培育挑選出了優(yōu)異材料和靶標基因。
“分子設計育種技術(shù)是我們的優(yōu)勢，讓我們有信心、有決心為國家重大戰(zhàn)略服務。”目前，馮獻忠團隊正與巴西、俄羅斯及非洲等國家相關(guān)機構(gòu)合作，組織實施“全球大豆改良計劃”，為保障世界大豆安全供給提供“中國方案”。
來源：中國食品報社