科技日?qǐng)?bào)記者 周思同 王飛
一顆種子要經(jīng)歷些什么，才能成為餐桌上合格的食材？
面對(duì)這個(gè)問(wèn)題，人們心中的答案往往是播種與澆灌。但在生物育種技術(shù)不斷發(fā)展的今天，這個(gè)看似簡(jiǎn)單的問(wèn)題卻包含著許多科技奧妙。
11月23日，科技日?qǐng)?bào)記者跟隨“高質(zhì)量發(fā)展調(diào)研行”湖南主題采訪活動(dòng)來(lái)到位于長(zhǎng)沙岳麓區(qū)的華智生物技術(shù)有限公司（以下簡(jiǎn)稱華智生物），現(xiàn)場(chǎng)目睹了生物育種的各種“黑科技”正在加速種質(zhì)創(chuàng)新的步伐。
小芯片破解基因大奧秘
生物育種的第一步，要從基因開始。
“我們一般會(huì)首先對(duì)各個(gè)物種的基因進(jìn)行測(cè)序，篩選其中的優(yōu)質(zhì)基因并進(jìn)行應(yīng)用。比如針對(duì)農(nóng)作物的種子，我們要從中選取能讓種出來(lái)的作物粒大、株高、少生病的基因，將之組合起來(lái)，從而選育出我們想要的多基因多優(yōu)質(zhì)表型組合的個(gè)體。”
華智生物分子育種技術(shù)智創(chuàng)中心研究員李樂(lè)介紹，過(guò)去由于技術(shù)所限，測(cè)序選育的過(guò)程十分緩慢。而今，在新型技術(shù)的幫助下，這一過(guò)程的效率大大提升。其中，利用基因芯片輔助基因分型便是最具代表性的例子之一。
“基因型分型工作需要通過(guò)綜合表現(xiàn)評(píng)估。以牛為例，它體內(nèi)可能包含8—10萬(wàn)個(gè)基因，如此龐大的數(shù)量下想要完成分型，就需要將生物的探針堿基用光刻機(jī)刻在硅晶板上，制成‘芯片’，以此達(dá)成快速、精準(zhǔn)的篩選。”李樂(lè)介紹。
在華智生物的研發(fā)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，記者看到了一塊傳統(tǒng)的固相芯片：它看上去只有巴掌大，但其中卻包含了數(shù)萬(wàn)個(gè)探針，一次便能檢測(cè)五到六萬(wàn)個(gè)位點(diǎn)。
李樂(lè)介紹，固相芯片工藝精密高深，價(jià)格一度居高不下。為更好地應(yīng)對(duì)育種科研單位及企業(yè)的需求，我國(guó)近年來(lái)投入了大量研發(fā)資源，在傳統(tǒng)固相芯片的基礎(chǔ)上，開發(fā)了多層擴(kuò)充和靶向捕獲兩項(xiàng)技術(shù)。由于這兩項(xiàng)技術(shù)可在液體環(huán)境下實(shí)現(xiàn)，mGPS、cGPS液相芯片便應(yīng)運(yùn)而生。
“與傳統(tǒng)固相芯片相比，液相芯片的數(shù)據(jù)一致性可達(dá)到99.5%，而價(jià)格只有前者的40%—50%，甚至更低。”李樂(lè)表示，目前，我國(guó)已開發(fā)了140余款液相芯片，布局了60余個(gè)物種，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)工藝國(guó)產(chǎn)化，為廣大育種家和科研工作者提供用得好、用得起、精準(zhǔn)高效的基因型分型服務(wù)。
自動(dòng)化構(gòu)筑種子存儲(chǔ)“魔力盒”
要得到好品種，不僅要能選，還要能儲(chǔ)藏。
在華智生物展示區(qū)，一個(gè)自動(dòng)化、信息化的智能種質(zhì)休眠艙十分引人注目。操作人員只需要在屏幕上輕輕點(diǎn)擊，便可對(duì)庫(kù)內(nèi)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，其還具備貨架管理、種質(zhì)管理、設(shè)備管理等功能。
據(jù)了解，種質(zhì)休眠艙適合各種農(nóng)作物種子的中長(zhǎng)期貯藏，目的是建立種子庫(kù)，保護(hù)種質(zhì)資源，穩(wěn)步推進(jìn)種子管理和研發(fā)選育工作。
華智生物智造技術(shù)負(fù)責(zé)人張淑君介紹，這個(gè)智能種質(zhì)休眠艙長(zhǎng)11.5米，寬3米，高3.6米，存放有234個(gè)存放單位，能對(duì)種子進(jìn)行自動(dòng)化、智能化、社會(huì)化存儲(chǔ)。“通過(guò)無(wú)人作業(yè)、集中存儲(chǔ)、智能管理的方式，這個(gè)種質(zhì)休眠艙能夠?qū)崿F(xiàn)多類作物種質(zhì)資源存儲(chǔ)，以水稻類型種質(zhì)100g為例，可以同時(shí)存放4萬(wàn)份，能耗降低3/4。”張淑君說(shuō)。
相較傳統(tǒng)種質(zhì)資源庫(kù)，該種質(zhì)休眠艙仿佛一個(gè)巨大的“魔力盒”，通過(guò)智能管理系統(tǒng)進(jìn)行高效檢索和信息溯源，大幅提升種質(zhì)及生物樣本的存儲(chǔ)質(zhì)量、效率及安全。張淑君表示：“它的空間利用率提升1倍；自動(dòng)化存儲(chǔ)操作過(guò)程零失誤，存取效率提升2倍；全流程信息數(shù)據(jù)化，數(shù)據(jù)完成率100%?！蹦壳?，智能種質(zhì)休眠艙已在海南、云南等地投入使用，并進(jìn)行持續(xù)迭代升級(jí)。
華智生物技術(shù)有限公司副總裁王朝暉表示，華智生物始終堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，打造AI賦能的生物技術(shù)+數(shù)據(jù)技術(shù)融合技術(shù)路線，助推種業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展。
