老話説,民以食為天。人們的飯桌上,糧食始終是主要角色之一。與之相對應的,玉米、小麥、水稻等糧食作物在農業生産中佔據著基礎性的地位。這其中,玉米以其高産、廣泛適應性等特點,其種植面積和總産都成為本市乃至全國當之無愧的第一大作物,僅在本市每年玉米種植面積就將近200萬畝。要保障好這“第一糧”的健康生長,優質種子是第一前提。在北京市農林科學院玉米研究中心,有一群人,他們通過20多年的努力,為每個玉米品種建立了一張“分子身份證”,累計有18000多個,不但為玉米育種産業打下良好基礎,更為農民購買放心種保駕護航。
玉米也有“身份證”
世界最大的玉米DNA指紋庫到底有多大?記者走進該庫所在的市農科院玉米研究中心,一探究竟。論起實物儲存體積,這個庫並不大,借助最先進的數字技術,數臺大儲存量的計算機就存下了這些寶貴的玉米“分子身份證”;論起儲存的信息數量,這個庫的容量實在不小,足足18000多張玉米“分子身份證”,幾乎囊括了我國全部玉米品種,還有大量國外玉米品種及組合。
這18000多張玉米“分子身份證”收集起來並不容易。負責主持該項目的玉米研究中心所長趙久然告訴記者,這種“身份證”比給人辦理一張身份證要複雜得多,其蘊含的信息也精確得多,“人辦理一張身份證,信息都是外在的、直白了當的;玉米的分子身份證則不然,它要深入到玉米的基因層次,用基因的不同來給它作標記。”
怎麼用基因來給玉米辦“身份證”?
在不同品種間,遺傳物質DNA各有各的DNA序列,它們就像人類的指紋一樣,具有專一性和特異性,被形象地稱為DNA指紋。換句話説,玉米DNA指紋庫中,保存的就是能夠將每個玉米品種區分開的DNA分子信息。
1993年底,從同工酶技術起步,開始玉米品種真實性研究,趙久然等玉米研究者開始給玉米做“身份證”。
2002年起,每年在進行全國玉米品種區試時,都要給所有的參試玉米品種做DNA指紋鑒定。
這期間,隨著DNA指紋鑒定技術的不斷發展,對玉米DNA指紋鑒定採用的技術也在不斷進化,記錄的信息越來越精確。
技術先進,還需檢測者本身操作嚴謹。
玉米研究者對玉米基因片段進行篩選,建立了檢測標準,實現了理論技術化、技術標準化。做一個玉米“分子身份證”,檢測時差一個位點都不行;為了避免出錯,每次檢測都由兩組人同時做並行檢測,只有兩組實驗的每一步結果都一致時,才會進行下一步檢測,確保最終結果準確無誤。
合抱之木,生於毫末。經過20多年的積累,世界最大的玉米DNA指紋庫終於建成,它對我國的玉米品種管理及育種工作,其發揮的作用越來越重要。
為玉米品種發展奠定基礎
在一般人看來,玉米DNA指紋庫似乎距離自己的生活很遙遠。
其實不然。
“‘好種出好苗,歹種出孬苗',農活幹得再好,土地再肥沃,如果沒有好種子,那就甭奢望會有好收成。”趙久然用了句農家民諺來解釋,為何要如此精益求精地利用DNA指紋鑒定技術,來給每個玉米品種挂上“分子身份證”,正名正身。
在農業領域,有個名詞叫雜種優勢,白話一點來説,是指通過雜交,綜合“父母”雙方的優點,培育出品質更好的雜交品種。目前,市民能買到、吃到的玉米品種基本都是雜交品種。但要培育雜交品種,需要兩個純係品種來充當“父母”。
怎麼能確定這兩個品種是“純種”的?
玉米DNA指紋庫可以幫忙。
在玉米研究中心的實驗室中,研究人員從各種玉米種子中取樣,提取DNA,對關鍵的基因片段進行擴增後,將其放進先進的DNA分析儀中進行檢測,信息自動發送到玉米DNA指紋庫中進行對比,如果這種品種是庫內已存品種,就會被系統自動報出。趙久然説:“這就好比把玉米品種的關鍵性基因標記編成二維碼,一‘掃'就能驗明正身。”
有了品種的身份核實,在現有品種的基礎上,培育更好的品種,就成了有本之木。
為有序的玉米市場保駕護航
玉米DNA指紋庫的作用還遠不止這些。
玉米育種是全世界育種産業中競爭最激烈的領域,每年參加國家玉米區試的品種數百個,參加各省市區試的品種數以千計。然而,看似興旺的玉米育種産業背後,也暗藏隱患。
更高的産量、更強的抗病性、更廣的適應性,這些是玉米育種者們所共同追求的。這些優點往往集中于少數品種上,這使得玉米育種者不自覺地高頻率使用這些品種進行雜交育種,結果,育出的玉米新品種越長越像。
在玉米研究中心的會議室裏,擺放著幾個玉米品種標本,金黃色、飽滿的玉米粒、一握粗細的玉米芯,如果不是每個標本下都標明了其品種名稱,記者實在認不出這些品種有何不同。“不要説你看不出來,有些品種之間比人類的一母兄弟更相近,即使是玉米專家也不見得僅憑外表就能區分出來,如果有人利用這一點鑽空子套牌出售玉米種子,農民該怎麼辦?”趙久然説,在這種情況下,就需要玉米DNA指紋鑒定技術來幫忙。過去常規做法是每年抽樣檢測,田間做種植鑒定,少則幾個月、多則半年出結果;如今有了玉米標準DNA指紋庫,當天檢測當天就能出結果。
有玉米DNA指紋鑒定來保駕,育種機構也不怕自己的成果被別人竊取。“玉米育種人員,做上萬個雜交組合,歷經至少10年時間,才有可能研發出一兩個優良新品種,堪稱萬里挑一。”趙久然説,如此大的育種成本,如果有人直接把別人育好的品種拿來貼上自己的名字賣,正規的育種單位的合法權益就受到極大損害,長此以往,會損害整個玉米産業的發展,最終影響到糧食安全。
京郊日報記者高珊珊文並攝 JJ027