一瓶液体芯片给水稻做“基因体检”!四川自研“天府稻芯一号”填补省内育种芯片空白

2026-07-16 20:08:05
来源:封面新闻
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AIME

问财摘要

1、四川省农科院生物技术核技术研究所研发的“天府稻芯一号”是一款名为的育种芯片,可以给水稻种子完成全套基因测序体检,无需再长年累月扎根田间靠肉眼选种,海量优良性状一次性锁定筛选。 2、该芯片内置5000个遗传标记位点,可分辨出这株水稻是否高产、米质有无香味、能不能扛住四川高温高湿天气、会不会富集重金属镉、抗不抗倒伏等。 3、该芯片的推出填补了省内水稻液相育种芯片自主研发的空白,育种周期能够缩短三分之一以上,种业企业实打实降本增效。
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一根试管装着液态试剂,就能给水稻种子完成全套基因测序(885578)体检;不用再长年累月扎根田间靠肉眼选种,海量优良性状一次性锁定筛选。

7月13日,“万千气象看四川” 主题采访团走进四川省农科院生物技术核技术研究所,近距离解锁四川首款自主研发水稻育种液相芯片 ——“天府稻芯一号”。这款看似一小瓶液体的育种黑科技,将高深的基因靶向测序技术化作育种工具箱,让水稻育种从 “凭经验碰运气” 迈入 “按基因精准选种” 新阶段。

一瓶液体芯片

读懂水稻全部 “先天禀赋”

走进实验室,很难想象这款名为 “天府稻芯一号” 的育种芯片,既没有手机电脑那样的电路板,也不同于传统嵌在玻璃基板(886111)上、布满点阵的固态基因芯片,仅仅是一管特制液态试剂。

四川省农科院生物技术核技术研究所副主任胡彬华拿着实验样本,用最通俗的比喻向记者拆解原理:“它本质就是一套集合了上万种特异性探针的液体试剂,如果把基因检测比作钓鱼,不同探针就是量身定做的鱼钩,每一只鱼钩精准对应水稻某一项性状基因。”

科研人员只需从稻种、稻株叶片里提取 DNA,与液相芯片试剂充分反应后上机测序,就能对照点位图谱读出基因密码。显色点位的颜色与形态,直接对应水稻与生俱来的品种特质:绿色点位代表抗病能力、蓝色点位代表杂交杂合性状,一个个微小信号,就能分辨出这株水稻是否高产、米质有无香味、能不能扛住四川高温高湿天气、会不会富集重金属镉、抗不抗倒伏。

“天府稻芯一号内置整整5000个遗传标记位点,也就是业内简称的5K芯片,其中锁定了50多个决定水稻核心优劣性状的关键功能基因。” 胡彬华告诉记者,团队早在2018、2019年就启动标记位点筛选与验证工作,2024年完成全部位点整合与反复优化调试,2025年6月正式发布面世,到如今恰好走过一周年应用落地历程。

记者现场了解到,四川盆地高温、高湿、病虫害多发,还有丘陵地块种植分散、田间观测难度大等地域特点,通用芯片无法精准适配本土种质资源。而 “天府稻芯一号” 所有位点均针对四川生态条件专门设计,专门攻克本土水稻育种痛点,填补了省内水稻液相育种芯片自主研发的空白。

育种少走五六年弯路

种业企业实打实降本增效

传统水稻育种,是一场漫长且盲目的田间持久战。四川省农科院生物技术核技术研究所党委委员、副所长王平向记者坦言,以往依靠人工杂交、多代种植、肉眼观察表型筛选,想要把高产、优质、抗病、耐温、低镉等多种优点聚合在同一个水稻品种里,至少需要8至10代繁育选育,耗费八到十年时间,大量人力、土地、时间成本耗费在田间试种上。

“很多优良基因藏在植株内部,外表根本看不出来,等到大面积种植才发现性状不符,前期投入全部白费。”王平介绍,这款天府稻芯一号,直接改写育种逻辑。芯片检测可以在实验室提前完成种质筛查,400份育种原始材料,不用全部下地栽种,仅通过基因测序(885578)就能直接筛选出十几份携带目标优良基因的核心亲本材料,田间试验规模、土地占用量大幅缩减。

原本需要多批次、多年份试种才能完成的筛选工作,一次性测序即可完成,整体育(884258)周期(883436)能够缩短三分之一以上。再结合花药培养技术,原本常规育种需要四五年稳定成型的新品种材料,两到三代就能定型落地。

技术红利早已走出实验室,在种业企业一线落地生根。四川台沃科技集团董事长孙敬壹作为应用方代表,向采访团分享了实打实的使用感受。企业此前在水稻亲本杂交选育新品时,最大难题就是杂交组合不确定性强,大量种质资源盲目试种,土地、人工、时间损耗极大。

“用上天府稻芯一号之后,我们先锁定携带优势基因的亲本再开展杂交,育种成功率大幅提升,整体筛选环节综合成本至少降低五成。”孙敬壹说道,目前企业已经将芯片技术运用在 “岳合穗苗” 等水稻亲本品种改良项目中,依托精准基因筛选培育全新水稻品种,既兼顾种植户看重的亩产产量,又契合市场消费(883434)者青睐的米饭口感与品质。

截至目前,已有四川大学、西南科技大学等十余家科研院所与种业单位应用 “天府稻芯一号” 开展育种工作。除深耕水稻领域外,研发团队还计划将这套液相芯片育种技术拓展至玉米(885811)、小麦、油菜等四川主要粮油作物。从实验室的一管试剂,到大田沃野里的万顷稻浪,小小一枚液态稻芯,正以分子育种硬科技,守护天府粮仓岁岁丰稔。

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