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江蘇:5.7萬份種子排隊領取“數(shù)字身份證”

發(fā)布時間:2022-10-26 10:45:00來源: 科技日報

  “我們剛剛又完成了2000份玉米種質(zhì)資源的基因測序和數(shù)據(jù)分析工作,給這些種子建立了‘數(shù)字身份證’,今后的生物育種將更加精準、高效。”10月25日,在江蘇省農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源綜合基因庫,江蘇省農(nóng)業(yè)科學院(以下簡稱江蘇省農(nóng)科院)種質(zhì)資源與生物技術(shù)研究所玉米種質(zhì)資源創(chuàng)新團隊副研究員周玲說著打開數(shù)據(jù)庫??萍既請笥浾呖吹竭@里面已經(jīng)儲存了近1萬份種質(zhì)資源基因組測序分析數(shù)據(jù)。

  2020年6月,江蘇省農(nóng)業(yè)科學院在國內(nèi)率先搭建數(shù)字化育種平臺,開展大規(guī)模種質(zhì)資源基因測序和數(shù)據(jù)分析,目前已完成2352份水稻、5082份玉米、1344份桃、366份草莓、473份辣椒等種質(zhì)資源的數(shù)字化存儲。

  種業(yè)創(chuàng)新是農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新的核心問題,開展種源“卡脖子”技術(shù)攻關(guān),首先要把種質(zhì)資源保護利用好。

  “目前,江蘇省農(nóng)作物種質(zhì)資源中期庫已收集保存農(nóng)作物種質(zhì)資源5.7萬份,涵蓋54種作物,涉及14個植物科、56個屬和96個物種?!苯K省農(nóng)科院種質(zhì)資源與生物技術(shù)研究所所長趙涵介紹,其中水稻種質(zhì)資源15000余份、小麥種質(zhì)資源15000余份、玉米種質(zhì)資源6000余份,具有鮮明的地方特色,包括長江中下游尤其是太湖流域的水稻地方品種、南方六省一市冬麥區(qū)的小麥地方品種、江蘇地方糯玉米品種。

  當前,以“新一代數(shù)字科技與生物技術(shù)深度融合”為特征的智慧育種時代正加速到來,中國種業(yè)發(fā)展面臨前所未有的機遇與挑戰(zhàn)。構(gòu)建數(shù)字化育種平臺,實現(xiàn)育種數(shù)據(jù)化、網(wǎng)絡化、智能化,已成為提升育種效能的主流趨勢和根本方法。

  建設先進的數(shù)字化種質(zhì)資源平臺是夯實種質(zhì)資源基礎的關(guān)鍵。今年2月,《國務院關(guān)于印發(fā)“十四五”推進農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化規(guī)劃的通知》指出,要加強種質(zhì)資源保護,構(gòu)建種質(zhì)資源DNA分子指紋圖譜庫、特征庫和農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫。

  趙涵說,數(shù)字化育種平臺通過構(gòu)建高精度模型、結(jié)合基因編輯技術(shù),能夠先預測育種,既省去田間播種試驗的大量人力,又節(jié)省了實驗時間、提高了科研效率。

  “一株水稻的基因數(shù)據(jù)量可達400M左右,一個平常的64G閃存盤只能存儲十幾株水稻的基因組數(shù)據(jù)?!壁w涵介紹,生物基因組的數(shù)量十分龐大,建設數(shù)字化的種質(zhì)資源庫亟須海量存儲和高性能計算技術(shù),才能為接下來的人工智能育種打下基礎。

  “目前,數(shù)字化育種平臺的整體架構(gòu)設計已初步完成,主要由表型數(shù)據(jù)庫、基因型數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)計算和分析平臺3個模塊組成?!敝芰峤榻B,一粒種子從實物變成基因數(shù)據(jù)并不容易:首先在田地里種下種子,長大后從葉片中提取DNA進行質(zhì)檢;第二步是送到實驗室對樣品進行處理和上機測序,獲得基因組上的小片段;最后再利用生物信息學軟件,將序列信息轉(zhuǎn)化為可靠的變異信息,再對變異的信息進行判讀。

  周玲解釋說,每一種生物都有標準的參考基因組,只有進行對比后才能判定檢測的種質(zhì)資源是否變異,這樣就能從基因組層面追溯種子來源,為種子建立一個獨一無二的“數(shù)字身份證”。

  目前,江蘇省農(nóng)科院與相關(guān)企業(yè)合作開發(fā)的變異過濾軟件,一天可分析30—40個玉米品種,比傳統(tǒng)軟件分析速率提升約40倍。

  “下一步,我們將聚焦個別優(yōu)勢種質(zhì)資源(例如水稻、草莓),根據(jù)專業(yè)特點開展具體實施和分工合作,完成平臺框架的搭建。”趙涵說,未來數(shù)據(jù)庫建立完成后,結(jié)合數(shù)據(jù)分析與育種分子技術(shù),將形成一個現(xiàn)代化的數(shù)字育種平臺。(張曄)

(責編:李雨潼)

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