一粒良种的诞生记

胡彬华正在海南南繁基地做水稻杂交制种工作。 受访者供图

□四川日报全媒体记者 行晓艺

给种子做“CT”
　　●稻芯上集成50多个关键功能基因标记，能一次性检测水稻10余个育种关键性状
　　●稻芯里有5000多个精准探针，能更快、更准地挑出水稻育种的“潜力股”

为种子精准配对
　　●重点围绕耐高温、抗倒伏、低镉性等目标性状，对育种材料进行筛选和改良
　　●借助稻芯进行筛选，精准制定杂交方案，快速淘汰劣质材料
　　●材料创制完成后，在基地开展父本、母本的杂交工作

　　“去年11月种下的水稻，已进入抽穗扬花的关键期。眼下是开展杂交育种的关键阶段，要为下个月的水稻育秧做好准备。”3月10日7时，在位于海南省陵水县的四川省农业科学院南繁基地，胡彬华戴上草帽、卷起裤脚，在稻田间忙着进行水稻杂交制种。
　　胡彬华是四川省农业科学院生物技术核技术研究所副研究员，抵达陵水已有一周。他介绍，今年研究所在南繁基地种植水稻20多亩，共1万多份育种材料在此进行南繁加代。“目前，我们已筛选出100多份优异水稻材料，同时包含抗病虫、香味、中等直链淀粉等优良基因型。”
　　一粒种子要脱颖而出，成为“天府粮仓”的优质种子“后备军”，要经历怎样的过程？

给种子做“CT”，了解其基因构成
　　“我要做的第一件事，就是选取育种材料寄回所里，给种子做‘CT’。”胡彬华介绍。
　　育种材料从1800公里外“飞”回成都后，研究所副所长王平随即进行基因检测。
　　“基因检测依托的是‘天府稻芯一号’5K液相芯片（简称稻芯）。”王平介绍，稻芯是该团队于去年7月发布的研究成果，它能快速“读懂”一份育种材料里的基因构成。“功能基因决定了水稻的性状，比如抗病性、米质、产量等，聚合越多的优良功能基因，通常意味着水稻材料越优异。”
　　怎么给种子做“CT”？只见王平动作娴熟地将育种材料放进试管，加入试剂“打碎”细胞，提取DNA。几分钟后，试管中的液体渐渐变得透明，那便是水稻的DNA溶液。随后，他将稻芯注入DNA管，再放入PCR仪器。不一会儿，目标基因与稻芯发生反应，使得目标基因得到大量复制，方便进行检测。
　　“结合四川的水稻育种需求，我们在稻芯上集成了50多个关键功能基因标记。”王平说，它能一次性检测水稻的产量、品质、抗病性、株型和抽穗期等10余个育种关键性状。
　　“稻芯里有5000多个精准探针，每个探针只认一种功能基因，就像一把钥匙只开一把锁。”王平打了个比方，水稻基因好比一池塘鱼，而稻芯就是5000个精准鱼饵，专钓目标鱼。他指着试管说，“有目标基因的地方，探针就会牢牢粘住；没有的，就会在液体里漂浮着，这样我们就能更快、更准地挑出水稻育种的‘潜力股’。”
　　王平说，正常情况下，1至2天就能精准出具报告。“到时候，哪些是优质基因，哪些基因在拖后腿，我们都能摸得一清二楚。”他补充道，“甚至，针对筛查出的不良基因，稻芯还能给出针对性的改良意见，生成一份完整的‘基因体检报告’。”

为种子配对，育种效率大幅提升
　　种子做完“CT”后，王平便带领团队开展材料创制工作，通俗来说，就是为种子进行精准配对。
　　“我们重点围绕耐高温、抗倒伏、低镉性等目标性状，对育种材料进行筛选和改良。”王平举例说，有一份育种材料在耐高温、产量上表现突出，却存在香味较淡、抗病性不足的短板，“我们的目标是保留其优良性状，仅改良香味和抗病性相关基因。借助稻芯进行筛选，就能精准制定杂交方案，快速淘汰劣质材料。”
　　王平强调，一粒好种子的诞生，不仅需要基因层面的精准配对，更离不开田间实打实的观察。材料创制完成后，他会第一时间将方案同步给胡彬华，由其开展父本、母本的杂交工作。
　　谈话间，胡彬华的视频电话打了过来：“前天给我方案后，我已经开始做水稻杂交了。”屏幕里，胡彬华卷起裤腿，深一脚浅一脚地穿行在稻丛间，正在进行人工杂交授粉。只见他轻轻剪下父本稻穗，打开母本纸袋，把父本稻穗倒置轻抖，金黄花粉如细雨般均匀洒落，精准附着于母本柱头。授粉完成后，他迅速重新套袋密封。
　　“以前传统杂交育种，很多性状肉眼看不到，往往要等很多年后才发现问题，或是观察到的优良性状后来又消失了，特别被动。”胡彬华感慨，“现在有了稻芯助力，选择更精准，育种效率大幅提升。”
　　水稻育种，就如大海捞针。“传统育种选育一个优良杂交稻新品种，至少需要8至10年。”王平说，如今通过稻芯就能判断育种材料的价值，留下含目标功能基因的材料，可以将材料创制周期缩短三分之一以上，加速新材料创制和新品种选育。
　　稻芯带来的育种“加速度”已有实实在在的成果。王平团队借助基因芯片等现代分子育种技术，已为巴中市南江县选育“花香优2986”品种。该品种亩产较之前提升3%至5%，同时解决了南江长赤翡翠米抗病性退化的难题。“3月底我也要去海南，把优良单株选回来，4月播种在新都基地，测试它们在四川的适应性。”王平笑着说，有了科技助力，“天府粮仓”好种子的“后备军”正越来越壮大。