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西南大学研发出全球首张油菜液相育种芯片

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人民网重庆9月29日电 (刘政宁、周小平、实习生陈亦豪)生物芯片作为生物育种关键技术,从源头上决定种业科技水平和国家粮食安全。29日,西南大学发布消息,该校历经八年,成功研发出全球首张油菜液相育种芯片——油菜50K液相育种芯片。

西南大学研发出全球首张油菜液相育种芯片。西南大学供图

西南大学研发出全球首张油菜液相育种芯片。西南大学供图

“油菜液相育种芯片对于大多数人而言,是陌生的。油菜、液相、育种芯片,这些词我们挨着拆分来解释,大家就很容易明白了。”西南大学农学与生物科技学院教授卢坤解释。

据了解,种子创新是推动农业发展的核心动力,生物育种则是生物农业的首要方向。随着分子设计育种成为引领作物遗传改良的前沿技术,越来越多的研究者希望借助基因组测序、多组学分析、生物信息学的利器探索基因调控奥秘,提高育种效率。

正因如此,近年来,育种芯片的研发,也成为育种技术创新的重要赛道。

卢坤解释,育种芯片和传统意义上手机电脑等工业芯片不同,是生物物种基因检测的重要工具,通过生物芯片可以读取生物样本DNA数据。简单来说,育种芯片可让研究人员了解,这类种子的大部分特性,从而指导重要品种培育。

据了解,育种芯片的形式大致分为固相芯片和液相芯片两类。卢坤介绍,液相芯片在价格上极具优势。从原理来讲,传统的固相芯片是基于荧光检测,根据荧光强弱进行反应。由于反应位点固定,且以板为单位进行使用,即使只有效使用了其中一个芯片单元,都会造成整板芯片报废,这在无形之中增加了研发成本。而液相芯片是基于DNA的捕获,然后再进行测序,它对同一个位置进行了多次的测序。准确率不仅更高,且位点设计更为灵活,成本价格也仅占固相芯片的1/5。

“油菜过去有育种芯片,但是不是液相芯片;液相芯片有其他领域,但是不是针对油菜。但油菜液相育种芯片则是全球首张。”卢坤介绍,该团队历时八年,前期对全球588份有代表性的油菜品种进行了全基因重测序,挖掘出500万多个SNP位点,然后从中筛选了5万多个位点,设计了这款液相育种芯片。该芯片能为油菜靶向捕获测序、遗传分析和基因组育种提供基因组学资源。卢坤介绍,之所以聚集油菜领域,是因为油菜作为我国重要的油料作物,每年为国家提供50%以上的国产食用油,对扩大油料生产,保障国家粮油安全有重要意义。

据悉,育种从古至今,已经经历了四代变革。第一代是人类将作物驯化为栽培品种;第二代是常规育种,如杂交育种;第三代是分子标记辅助选择育种;第四代是智能化生物育种,以全基因组选择和基因组设计育种的方式获得新品种。

卢坤表示,油菜液相育种芯片的研发只是一个中间环节,前期团队完成了油菜全基因组重新测序,鉴定出全球油菜的上百万个变异位点。未来,团队将基于该芯片构建智慧设计育种平台,利用平台,设计好基因型,培育出国家和农民需要的新品种。

(责编:黄凌、张祎)