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快看!智能育种工厂里长出了“裸米宝宝”

发布时间:2018-11-09      阅读次数:85      来源:双绿源研究院公众号

引言


在很多人眼里,农业依然是古老而传统的、落后的行业,辛苦且经济效益低下!乡村振兴呼唤科技创新,而作为农业科技的核心,作物育种更加需要创新。


但在今天,我国仍有数以万计的作物育种研发人员,为了把中国饭碗端得更牢,每年奔走于田间地头,做着传统的、经验性的、条件艰苦的新品种选育工作。


要改变,就需要创新,尤其是跨行业创新,将先进的生物技术、系统控制技术、无线网络技术、LED高光效照明技术等应用于作物育种创新!


下面我们一起来看看融合创新产品——全生育期智能育种工厂里发生的创新故事。

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看到上图箭头所指了吗?


如果你仔细看,会发现它们竟然是一粒粒可爱的“裸米宝宝”,你也许会眼睛突然一亮!


这些“裸米宝宝”,好像与我们平时吃的大米不一样?不光是样子不一样,就连颜色也不一样。


太有趣了!这些裸米宝宝怎么是绿色的,不同于我们平常见到的白白胖胖的大米?这就是全生育期智能育种工厂的神奇了!正常情况下“裸米宝宝”诞生在谷壳里,并生长发育成熟,年幼时是绿色的,成熟后就变白了。


若不是智能育种工厂,我们很难看见幼年的米宝宝,除非你愿意光着脚,卷起裤管,跟着育种家下到水稻田里。育种家为了让水稻优生优育,通常会顶着烈日,下水稻试验田做杂交。就像当年经典遗传学鼻祖孟德尔做碗豆杂交试验一样,育种家通过杂交方法把水稻不同品种的优良基因聚合在一起。


原来呀,这带有淡淡绿色的小家伙儿,就是“未成年的小米粒”,它们是双绿源的研发人员在全生育期智能育种工厂里,通过人工杂交方法培育的。这些绿色的“裸米宝宝”聚合了两个水稻品种,也称为父母本的全套基因。


育种家将这些米宝宝收获后再播种,利用育种工厂快速繁殖它们的后代,并利用基因芯片进行优选,经过两年5-6代优生优育,就能从它们的后代中培育出最优秀的个体,也就是保留有父母本优点,同时去除了缺点的新水稻苗苗。


智能育种工厂成了育种家的福音,简单地了解一下传统杂交育种,你就能理解拥有一台全生育期智能育种工厂,对于育种家来说是多么幸福的事。


传统杂交育种都是怎么做的?


通过杂交的方法来培育水稻,是经典的育种方法,也可认为是“拉郎配”,让两种遗传特性不同的品种作为父母本(A和B)进行杂交,培育出名为C的稻种,希望新稻种C既有A稻种的美味,又有B稻种对病虫的免疫力,产出的大米好吃又安全。


为了培育出既受消费者欢迎,农民又乐意种植的水稻新品种,育种家会年复一年地做水稻杂交试验,每到水稻开花季节都要配制大量的杂交组合,水稻杂交工作量大而且受季节限制。


水稻是严格自花授粉植物,雌雄同体,它的一朵花里面有雄性器官、也有雌性器官,一个稻穗上花很多,每朵花很小。为了做杂交,育种家要将母本稻株上每一朵花的雄性器官去掉,保留雌性器官,并且取父本稻株上的花粉授到母本稻株的雌性器官上,这样才能产生真正的杂交种子。


人工去雄和人工授粉是杂交育种的重要环节,但过去这一环节大多是在试验稻田里完成。水稻杂交对开花期和气候条件的要求几乎达到了“挑剔”的程度,人工去雄要在开花授粉前进行,人工授粉要等到水稻抽穗扬花高峰期,父本产生足够量的花粉,授粉时不能有雨水,晴天中午12点或1点之前气温适宜时进行授粉,才能成功获得杂交种子。

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而且人工去雄是个精细活,首先选择刚从水稻叶鞘中冒出来的稻穗进行修剪,要拿着手术剪刀去除多余的花朵,每个稻穗保留20朵左右小花,将每朵小花的颖壳剪去一半,小心翼翼地用小镊子夹除全部的雄蕊(含花粉的雄性器官),整个操作过程中不能损伤幼嫰的柱头(雌性器官)。母本稻穂修整好之后,套上纸袋,防止意外花粉入侵,产生非计划的杂交种子。选择合适的时机和气候条件,育种家根据杂交计划对修整好的母本稻穗进行逐个授粉,培育杂交种子。



智能育种工厂把杂交工作搬到室内


如果我们还用过去传统的育种方法,辛苦不说,还须花上超过十年的时间才能育成一个好品种。而全生育期智能育种工厂的出现,却能将这一研发时间缩短至2-3年,为什么它能够做到?


我们知道,水稻是喜光温植物,是“追着太阳跑”的植物,而全生育期智能育种工厂模拟自然光源,做到对环境、温湿度的智能化控制,无土化栽培,让水稻实现全年连续生产。过去一年种2季,变成一年种4-6季,从种子到种子,最快2个月便可收获一次了,改善了育种家的工作条件,大幅度提升了育种效率。


这意味着,我们在全生育期智能育种工厂里就可以见证水稻的一生了,甚至因为它的高效,我们会看到“室内一年,水稻已‘轮回几世’”的穿越故事。


这意味着,我们的育种家未来可以在更加舒适的环境中做育种,把更多的精力和时间腾出来,做更多创新性的研究。


这意味着,我们的育种家可以不用在实验室和育种田两地奔波,“出门左转”、“一步之遥”即可观察到自己的宝贝材料。


而这些,在过去的传统温室里是很难办到的!


话不多说,直接上图!


现代的农业需要现代的科学和技术


今天,我国数以万计的作物育种研发人员,为了让中国饭碗端得更牢,依然每年奔走于各水稻主产区和海南,做着传统的、经验性的、条件艰苦的水稻育种工作。


双双也曾写过很多可亲可敬的育种家们的故事,他们中无论是年长的,还是年轻的,在讲到田间育种工作时,对上述情景的描述都是惊人的“雷同”,归纳起来,就是:一顶草帽、一脚泥巴、一身臭汗。他们快乐着、但也累着,只是他们不说,那是因为他们爱着!


2018世界生命科技大会的主题是:Science for better life。21世纪,科学和技术已经渗透到我们生活和工作的方方面面,就连新华社也在这两天发布消息称,未来将启用“AI合成主播”来为大家服务,完成许多人类因精力不够而不能完成的播音工作。


现代的农业就更要用上现代科技了:Science for the more efficient Agriculture。我们的目标就是让我们的育种家们能够轻松并快乐地工作着,让育种家在室内就能筛选出优质的稻种。比如,这样:


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    能不能做到?答案是:能。我们已经在路上。