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玉米有了“分子身份证”

发布时间:2014年05月22日 09:15 | 进入三农论坛 | 来源:京郊日报 | 手机看新闻


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  老话说,民以食为天。人们的饭桌上,粮食始终是主要角色之一。与之相对应的,玉米、小麦、水稻等粮食作物在农业生产中占据着基础性的地位。这其中,玉米以其高产、广泛适应性等特点,其种植面积和总产都成为本市乃至全国当之无愧的第一大作物,仅在本市每年玉米种植面积就将近200万亩。要保障好这“第一粮”的健康生长,优质种子是第一前提。在北京市农林科学院玉米研究中心,有一群人,他们通过20多年的努力,为每个玉米品种建立了一张“分子身份证”,累计有18000多个,不但为玉米育种产业打下良好基础,更为农民购买放心种保驾护航。

  玉米也有“身份证”

  世界最大的玉米DNA指纹库到底有多大?记者走进该库所在的市农科院玉米研究中心,一探究竟。论起实物储存体积,这个库并不大,借助最先进的数字技术,数台大储存量的计算机就存下了这些宝贵的玉米“分子身份证”;论起储存的信息数量,这个库的容量实在不小,足足18000多张玉米“分子身份证”,几乎囊括了我国全部玉米品种,还有大量国外玉米品种及组合。

  这18000多张玉米“分子身份证”收集起来并不容易。负责主持该项目的玉米研究中心所长赵久然告诉记者,这种“身份证”比给人办理一张身份证要复杂得多,其蕴含的信息也精确得多,“人办理一张身份证,信息都是外在的、直白了当的;玉米的分子身份证则不然,它要深入到玉米的基因层次,用基因的不同来给它作标记。”

  怎么用基因来给玉米办“身份证”?

  在不同品种间,遗传物质DNA各有各的DNA序列,它们就像人类的指纹一样,具有专一性和特异性,被形象地称为DNA指纹。换句话说,玉米DNA指纹库中,保存的就是能够将每个玉米品种区分开的DNA分子信息。

  1993年底,从同工酶技术起步,开始玉米品种真实性研究,赵久然等玉米研究者开始给玉米做“身份证”。

  2002年起,每年在进行全国玉米品种区试时,都要给所有的参试玉米品种做DNA指纹鉴定。

  这期间,随着DNA指纹鉴定技术的不断发展,对玉米DNA指纹鉴定采用的技术也在不断进化,记录的信息越来越精确。

  技术先进,还需检测者本身操作严谨。

  玉米研究者对玉米基因片段进行筛选,建立了检测标准,实现了理论技术化、技术标准化。做一个玉米“分子身份证”,检测时差一个位点都不行;为了避免出错,每次检测都由两组人同时做并行检测,只有两组实验的每一步结果都一致时,才会进行下一步检测,确保最终结果准确无误。

  合抱之木,生于毫末。经过20多年的积累,世界最大的玉米DNA指纹库终于建成,它对我国的玉米品种管理及育种工作,其发挥的作用越来越重要。

  为玉米品种发展奠定基础

  在一般人看来,玉米DNA指纹库似乎距离自己的生活很遥远。

  其实不然。

  “‘好种出好苗,歹种出孬苗',农活干得再好,土地再肥沃,如果没有好种子,那就甭奢望会有好收成。”赵久然用了句农家民谚来解释,为何要如此精益求精地利用DNA指纹鉴定技术,来给每个玉米品种挂上“分子身份证”,正名正身。

  在农业领域,有个名词叫杂种优势,白话一点来说,是指通过杂交,综合“父母”双方的优点,培育出品质更好的杂交品种。目前,市民能买到、吃到的玉米品种基本都是杂交品种。但要培育杂交品种,需要两个纯系品种来充当“父母”。

  怎么能确定这两个品种是“纯种”的?

  玉米DNA指纹库可以帮忙。

  在玉米研究中心的实验室中,研究人员从各种玉米种子中取样,提取DNA,对关键的基因片段进行扩增后,将其放进先进的DNA分析仪中进行检测,信息自动发送到玉米DNA指纹库中进行对比,如果这种品种是库内已存品种,就会被系统自动报出。赵久然说:“这就好比把玉米品种的关键性基因标记编成二维码,一‘扫'就能验明正身。”

  有了品种的身份核实,在现有品种的基础上,培育更好的品种,就成了有本之木。

  为有序的玉米市场保驾护航

  玉米DNA指纹库的作用还远不止这些。

  玉米育种是全世界育种产业中竞争最激烈的领域,每年参加国家玉米区试的品种数百个,参加各省市区试的品种数以千计。然而,看似兴旺的玉米育种产业背后,也暗藏隐患。

  更高的产量、更强的抗病性、更广的适应性,这些是玉米育种者们所共同追求的。这些优点往往集中于少数品种上,这使得玉米育种者不自觉地高频率使用这些品种进行杂交育种,结果,育出的玉米新品种越长越像。

  在玉米研究中心的会议室里,摆放着几个玉米品种标本,金黄色、饱满的玉米粒、一握粗细的玉米芯,如果不是每个标本下都标明了其品种名称,记者实在认不出这些品种有何不同。“不要说你看不出来,有些品种之间比人类的一母兄弟更相近,即使是玉米专家也不见得仅凭外表就能区分出来,如果有人利用这一点钻空子套牌出售玉米种子,农民该怎么办?”赵久然说,在这种情况下,就需要玉米DNA指纹鉴定技术来帮忙。过去常规做法是每年抽样检测,田间做种植鉴定,少则几个月、多则半年出结果;如今有了玉米标准DNA指纹库,当天检测当天就能出结果。

  有玉米DNA指纹鉴定来保驾,育种机构也不怕自己的成果被别人窃取。“玉米育种人员,做上万个杂交组合,历经至少10年时间,才有可能研发出一两个优良新品种,堪称万里挑一。”赵久然说,如此大的育种成本,如果有人直接把别人育好的品种拿来贴上自己的名字卖,正规的育种单位的合法权益就受到极大损害,长此以往,会损害整个玉米产业的发展,最终影响到粮食安全。

  京郊日报记者高珊珊文并摄 JJ027

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