開(kāi)欄的話

　　在整個(gè)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中，種子是最具高科技屬性的產(chǎn)品之一，種業(yè)已發(fā)展成為典型的高科技產(chǎn)業(yè)。特別是近年來(lái)，隨著生物技術(shù)迅猛發(fā)展，育種家利用高通量測(cè)序、分子標(biāo)記等等先進(jìn)的生物技術(shù)和信息技術(shù)手段，架起了種質(zhì)基因資源信息銜接龐大數(shù)據(jù)的橋梁，建立起常規(guī)育種與生物育種相結(jié)合的平臺(tái)，大幅度提高了育種效率，使育種工作實(shí)現(xiàn)了由“經(jīng)驗(yàn)”向“科學(xué)”的根本性轉(zhuǎn)變。

　　從今日起，本版開(kāi)設(shè)“走進(jìn)研發(fā)中心”欄目，帶您走進(jìn)科研院所、育繁推一體化企業(yè)的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、研發(fā)中心，看看這些前沿的技術(shù)，如何應(yīng)用于育種，如何改變我們的生活。

　　如今，分子標(biāo)記技術(shù)和基因組測(cè)序技術(shù)的進(jìn)步極大地推動(dòng)了分子生物學(xué)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展，為了讓這些高新技術(shù)帶動(dòng)我國(guó)種業(yè)的發(fā)展，中玉金標(biāo)記（北京）生物技術(shù)股份有限公司于2014年投資5500萬(wàn)元，初步建立了目前我國(guó)最先進(jìn)、通量最高的分子標(biāo)記實(shí)驗(yàn)室。如此高大上的實(shí)驗(yàn)室具備哪些技術(shù)優(yōu)勢(shì)？又能為我國(guó)種業(yè)同仁提供哪些技術(shù)服務(wù)呢？讓我們拭目以待?！幷?/p>

　　本報(bào)記者繆翼

　　盧洪，CEO，首席科學(xué)家；羅朗，分子育種研發(fā)總監(jiān)；董占山，資源創(chuàng)新研發(fā)總監(jiān)；郭仁峻，全國(guó)大田測(cè)試體系總監(jiān)；景潤(rùn)春，分子標(biāo)記技術(shù)研發(fā)總監(jiān)；嚴(yán)勇攀，生物信息研發(fā)總監(jiān)……在中玉金標(biāo)記分子標(biāo)記實(shí)驗(yàn)室大門外，貼著研發(fā)團(tuán)隊(duì)領(lǐng)軍人物的照片，這是他們的“戰(zhàn)場(chǎng)”。在這里，這些國(guó)內(nèi)外種業(yè)科研精英正在為我國(guó)種業(yè)創(chuàng)造著無(wú)限動(dòng)力；在這里，我國(guó)傳統(tǒng)育種落后30年、分子育種落后20年的現(xiàn)狀將被改寫。

　　2月初，記者來(lái)到中玉金標(biāo)記，跟隨盧洪走進(jìn)這略顯神秘的實(shí)驗(yàn)室。通過(guò)一次次指紋識(shí)別，推開(kāi)一扇扇戒備森嚴(yán)的門。實(shí)驗(yàn)室里的儀器設(shè)備高速而安靜地運(yùn)轉(zhuǎn)著?！叭印?biāo)記、檢測(cè)……一系列流程只需工程師一個(gè)指令，盡在掌握?！痹贒ouglasScientificArrayTape系統(tǒng)前，工程師一邊操作設(shè)備一邊向記者介紹。

　　“實(shí)驗(yàn)室的建立為我國(guó)的種業(yè)公司和育種單位利用基因組學(xué)的最新研究成果有效提高育種效率和精確性提供了基礎(chǔ)，可以說(shuō)它承擔(dān)著幫助提高我國(guó)種業(yè)研發(fā)能力與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)核心競(jìng)爭(zhēng)力的重大使命?！北R洪說(shuō)。

　　技術(shù)水平已經(jīng)達(dá)到國(guó)際水平

　　四大平臺(tái)相互協(xié)同運(yùn)行，從而使實(shí)驗(yàn)室擁有了每天產(chǎn)生200萬(wàn)個(gè)以上基因型信息數(shù)據(jù)點(diǎn)的能力

　　分子標(biāo)記技術(shù)和基因組測(cè)序技術(shù)的進(jìn)步極大地推動(dòng)了分子生物學(xué)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展。近10年來(lái)，基于分子標(biāo)記技術(shù)的高通量基因型和第二代DNA測(cè)序技術(shù)的應(yīng)用使生物學(xué)的研究更加高效、廣泛、深入。技術(shù)的進(jìn)步使單個(gè)數(shù)據(jù)的生產(chǎn)和管理成本急劇下降，基因組的研究和應(yīng)用進(jìn)入了“大數(shù)據(jù)”時(shí)代，給分子生物學(xué)家、遺傳學(xué)家、育種家等提供了海量信息。

　　盧洪介紹，目前以高通量DNA提取平臺(tái)、高通量分子標(biāo)記開(kāi)發(fā)平臺(tái)、高通量分子標(biāo)記檢測(cè)平臺(tái)，以及高通量SNP芯片檢測(cè)平臺(tái)等四大平臺(tái)為核心組建了分子育種實(shí)驗(yàn)室，已初步建立起來(lái)一個(gè)我國(guó)技術(shù)水平和通量都很高的分子標(biāo)記檢測(cè)體系。

　　據(jù)實(shí)驗(yàn)室工程師介紹，四大平臺(tái)相互協(xié)同運(yùn)行從而使中玉金標(biāo)記實(shí)驗(yàn)室擁有了每天產(chǎn)生200萬(wàn)個(gè)以上基因型信息數(shù)據(jù)點(diǎn)的能力；高通量DNA提取和分子標(biāo)記檢測(cè)平臺(tái)，處理能力達(dá)到年處理樣品100萬(wàn)份以上；承擔(dān)的各項(xiàng)定制項(xiàng)目，年產(chǎn)生數(shù)十億個(gè)SNP數(shù)據(jù)點(diǎn)。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室計(jì)劃購(gòu)置全球先進(jìn)的Illumi？naNextSeq500高通量測(cè)序系統(tǒng)，應(yīng)用Next？Seq500測(cè)序可獲得測(cè)序長(zhǎng)度為2x150bp，每張F(tuán)lowcell每次產(chǎn)生的最大數(shù)據(jù)量為100G～120G，運(yùn)行一次的時(shí)間為29小時(shí)，運(yùn)行一年的數(shù)據(jù)產(chǎn)量為29T。NextSeq500不僅可以進(jìn)行基因組測(cè)序，同時(shí)可以用來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組深度測(cè)序、甲基化高通量測(cè)序、染色質(zhì)免疫共沉淀測(cè)序和小RNA高通量測(cè)序研究。實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)初步具備了應(yīng)用KASPar和TaqManSNP基因分型技術(shù)，為我國(guó)種業(yè)同仁提供高通量分子標(biāo)記分析的能力。

　　“可以說(shuō)，目前我們的分子標(biāo)記實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)水平，與國(guó)際一流水平的分子實(shí)驗(yàn)室相比毫不遜色?！北R洪。

　　為育種企業(yè)提供高端技術(shù)服務(wù)

　　與國(guó)內(nèi)外公司、科研單位建立戰(zhàn)略合作關(guān)系，成為先進(jìn)生物技術(shù)轉(zhuǎn)化的首選渠道

　　分子育種是當(dāng)今最前沿的育種技術(shù)，不過(guò)，也被認(rèn)為是“最燒錢”的。一臺(tái)設(shè)備動(dòng)輒幾百萬(wàn)，而且每隔3年~5年就要更新?lián)Q代，設(shè)備費(fèi)用十分昂貴。更主要的是，對(duì)普通的科研單位和育種企業(yè)來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)量不需要那么多，就算建起這樣高端的實(shí)驗(yàn)室，一家企業(yè)的育種需求量也“喂不飽”實(shí)驗(yàn)設(shè)備，也是一種資源的浪費(fèi)。

　　中玉金標(biāo)記這家企業(yè)正是由此而生，他并不是一家育種企業(yè)，而是定義為“為育種企業(yè)提供高端技術(shù)服務(wù)的企業(yè)”，由國(guó)家相關(guān)部門倡導(dǎo)，北大荒墾豐種業(yè)公司等8家公司出資所建。因此，建立一流的實(shí)驗(yàn)室并未國(guó)內(nèi)企業(yè)提供服務(wù)是他的使命所在。

　　日前中玉金標(biāo)記已經(jīng)與全球基因芯片技術(shù)的發(fā)明者、全球兩大基因芯片供應(yīng)商之一的美國(guó)昂飛公司達(dá)成戰(zhàn)略合作協(xié)議，昂飛公司支持中玉金標(biāo)記開(kāi)發(fā)農(nóng)作物基因芯片，中玉金標(biāo)記也將成為昂飛公司在中國(guó)區(qū)的優(yōu)先技術(shù)服務(wù)中心。

　　在國(guó)內(nèi)服務(wù)方面，中玉金標(biāo)記已經(jīng)與中國(guó)農(nóng)科院作物所簽訂了戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方在玉米、小麥、大豆等作物展開(kāi)技術(shù)合作和服務(wù)。通過(guò)這些合作，中玉金標(biāo)記實(shí)驗(yàn)室正在研發(fā)及可應(yīng)用的芯片涉及玉米、小麥、大豆等主要糧油作物及蔬菜，具有多種作物的功能標(biāo)記，涵蓋不同密度等級(jí)，可應(yīng)用于基因組研究及分子育種的不同過(guò)程。

　　此外，實(shí)驗(yàn)室還將開(kāi)發(fā)一系列與抗病性狀緊密關(guān)聯(lián)的SNP標(biāo)記，比如玉米的青枯病、絲黑穗病、灰斑病、矮化葉病毒病、粗縮病、大斑病等，這將為品種改良、種質(zhì)資源的定向改良、育種材料的篩選鑒定等作出貢獻(xiàn)。

　　五大中心構(gòu)建完整服務(wù)體系

　　五大中心從微觀的分子功能標(biāo)記和基因，到宏觀的生態(tài)區(qū)田間表現(xiàn)，使傳統(tǒng)育種技術(shù)和現(xiàn)代高科技有機(jī)結(jié)合起來(lái)

　　中玉金標(biāo)記實(shí)驗(yàn)室充分融合田間試驗(yàn)的資源和優(yōu)勢(shì)，開(kāi)發(fā)出服務(wù)于我國(guó)育種行業(yè)的五大科技服務(wù)中心，每個(gè)中心承擔(dān)著不同的科技服務(wù)功能，同時(shí)又能夠很好地整合服務(wù)。

　　分子育種中心。該中心由海歸博士羅朗帶領(lǐng)，提供以分子標(biāo)記技術(shù)和生物信息技術(shù)為核心的分子育種技術(shù)的各種應(yīng)用?！澳壳笆苻r(nóng)業(yè)部委托，我們已完成對(duì)全國(guó)3000多份育種材料進(jìn)行了遺傳分析和雜種優(yōu)勢(shì)群劃分，對(duì)種子公司更準(zhǔn)確地利用現(xiàn)有種質(zhì)資源有很大幫助，避免靠經(jīng)驗(yàn)和表型檢測(cè)帶來(lái)的不準(zhǔn)確性和盲目性?！绷_朗介紹，“我中心的科研成果可以有針對(duì)性地改良和提高國(guó)內(nèi)優(yōu)秀玉米雜交品種的抗病能力，已開(kāi)始為多家種業(yè)公司進(jìn)行品種定制改良?！?/p>

　　種質(zhì)資源創(chuàng)新中心。“我中心將通過(guò)新一代雙單倍體（DH）技術(shù)，快速大規(guī)模產(chǎn)生玉米DH自交系，并從分子和田間表現(xiàn)兩個(gè)不同層面上對(duì)DH自交系進(jìn)行全面評(píng)價(jià)鑒定?！敝行呢?fù)責(zé)人董占山博士說(shuō)，“從2014年開(kāi)始，中玉金標(biāo)記積極利用國(guó)內(nèi)優(yōu)秀種質(zhì)資源，開(kāi)始進(jìn)行DH系生產(chǎn)，目前已經(jīng)有一批單倍體材料在海南育種圃茁壯成長(zhǎng)。此項(xiàng)目將在中國(guó)開(kāi)啟大規(guī)模種質(zhì)資源創(chuàng)新的新篇章，目標(biāo)是建成具有年產(chǎn)5~10萬(wàn)個(gè)DH系能力的資源創(chuàng)新生產(chǎn)系統(tǒng)?！?/p>

　　大田測(cè)試中心?！鞍堰@個(gè)平臺(tái)建成中國(guó)最值得信賴的玉米品種測(cè)試體系。”這是中心負(fù)責(zé)人郭仁峻及其團(tuán)隊(duì)的一貫信念。該中心將在原來(lái)“8+1”公司測(cè)試體系的基礎(chǔ)上，在全國(guó)玉米主產(chǎn)區(qū)建立一套約由500個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)組成的中國(guó)最大的測(cè)試體系，專業(yè)人員負(fù)責(zé)試驗(yàn)的計(jì)劃、落實(shí)、監(jiān)督和培訓(xùn)，采用國(guó)際先進(jìn)的育種信息管理軟件AGROBASE進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析，依據(jù)國(guó)家主要農(nóng)作物審定要求報(bào)告品種表現(xiàn)。

　　分子標(biāo)記技術(shù)研發(fā)中心。中心負(fù)責(zé)人景潤(rùn)春博士介紹，每個(gè)育種材料、骨干自交系、審定的品種都需要建立一份完整的DNA指紋圖譜數(shù)據(jù)系統(tǒng)。我國(guó)迫切需要開(kāi)發(fā)新一代的SNP分子標(biāo)記技術(shù)，制定相應(yīng)的品種審定和資源評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)為知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)提供強(qiáng)大的技術(shù)支持，新制定的SNP分子標(biāo)記標(biāo)準(zhǔn)將能夠更準(zhǔn)確鑒定品種真實(shí)性，更好地評(píng)價(jià)我國(guó)種質(zhì)資源遺傳多樣性。“目前，我們與北京農(nóng)林科學(xué)院玉米研究中心聯(lián)合，共同開(kāi)發(fā)玉米第三代SNP分子標(biāo)記的品種鑒定及種質(zhì)資源評(píng)價(jià)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?！?/p>

　　生物信息研發(fā)中心。用嚴(yán)勇攀博士的話說(shuō)，建立以專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理和大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)為代表的生物數(shù)據(jù)分析和信息管理中心是現(xiàn)代育種不可缺少的重要組成部分。該中心幫助收集整理基因型數(shù)據(jù)，基因組信息，農(nóng)藝性狀、系譜關(guān)系、配合力、環(huán)境信息、農(nóng)藝管理信息及多年多點(diǎn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)等，讓育種真正實(shí)現(xiàn)由經(jīng)驗(yàn)向精準(zhǔn)的轉(zhuǎn)變。