“我们刚完成2000份玉米种质资源的基因测序和数据分析,就为这些种子制作了‘数字身份证’。 今后的生物育种将会更加正确和高效吧。 ”10月25日,在江苏省农业种质资源综合基因库里,江苏省农科院(以下简称江苏省农科院)种质资源与生物技术研究所玉米种质资源创新团队副研究员周玲说要打开数据库。 科技日报记者看到其中已保存有近1万种种种质资源DNA测序分析数据。
2020年6月,江苏省农业科学院在国内首次建立数字育种平台,开展大规模种质资源基因测序和数据分析,现有2352份水稻、5082份玉米、1344份桃、366份草莓、473份辣椒等种质资源
种业创新是农业科技创新的核心问题,开展种源“掐脖”技术攻关,首先要保护和利用种质资源。
“目前,江苏省农作种质资源中期仓库已收集保存农作种质资源5.7万份,覆盖作物54种,涉及14个植物科,56个属和96个种。 ”江苏省农科院种质资源与生物技术研究所所长赵涵介绍,其中水稻种质资源15000余份,小麦种质资源15000余份,玉米种质资源6000余份,包括长江中下游特别是太湖流域水稻地方品种、南方六省一市冬麦区小麦地方品种、江苏地方糯玉米品种
当前,以“新一代数字科技和生物技术深度融合”为特征的智力育种时代加快,我国种业发展面临前所未有的机遇和挑战。 构建数字育种平台,实现育种数据化、网络化、智能化,已成为提高育种性能的主流趋势和根本途径。
建设先进的数字化质量资源平台是夯实质量资源基础的关键。 今年2月,《国务院关于印发“十四五”推进农业农村现代化规划的通知》指出建立种质资源DNA分子指纹图谱库、特征库和农业种质资源数据库,以加强种质资源保护。
赵涵表示,数字育种平台通过建立高精度模型,结合基因编辑技术,可以提前预测育种,省去了田间播种试验的大量精力,节约了实验时间,提高了科研效率。
“一株水稻的基因数据量达到400M左右,普通的64G闪存盘只能存储十几株水稻的基因组数据。 ”赵涵表示,生物基因组数量巨大,建设数字化种子资源库,需要大量的存储和高性能的计算技术,为今后的人工智能育种奠定基础。“目前,数字育种平台总体架构设计初步完成,主要由表型数据库、基因型数据库、数据计算与分析平台三个模块组成。 ”周玲说,一粒种子从实物变成基因数据并不容易。 先在田里种种子,长大后从叶子里提取DNA进行质量检测。 第二步是送实验室进行样品处理和桌上测定,得到基因组上的小片段,最后利用生物信息软件将序列信息转化为可靠的变异信息,判读变异信息。
周玲解释说,所有生物都有标准的参考基因组,只有经过比较,才能判定检出的种质资源是否变异,从基因组水平上追踪种子来源,为种子制作唯一的“数字身份证”。
目前,江苏省农科院与相关企业合作开发的变异过滤软件,每天可分析30—40个玉米品种,比传统软件的分析速度提高约40倍。
“下一步将聚焦个别优势种质资源,如水稻、草莓,根据专业特点开展具体实施和分工合作,完成平台框架建设。 ”赵涵表示,未来数据库建成后,将数据分析与育种分子技术相结合,形成现代化的数字育种平台。