解鎖智慧育種，油菜中國“芯”煉成記

本報記者 李迅典

“中芯油1號”芯片 （受訪者提供）

日前，由江西省農業科學院牽頭，聯合華中農業大學、蘇州拉索生物芯片科技有限公司（以下簡稱“拉索生物”）正式發布我國首款甘藍型油菜20K固相基因芯片——“中芯油1號”。這枚小小的芯片，不處理數據，不運行程序，卻能“讀出”一株油菜未來的產量潛力、抗病能力、生長活力，不僅打破了國外近20年的基因芯片壟斷，更讓中國油菜種業從“看天吃飯”的傳統育種，邁入“精準導航”的智慧育種時代。近日，《環球時報》記者專訪了相關研發人員，聽他們講述這枚“中國芯”背后的故事。

為油菜量身打造基因芯片
提到芯片，人們首先想到的是電腦、手機里的半導體芯片，而“中芯油1號”這枚專門為油菜“量身定制”的基因芯片，與電腦芯片有著本質區別，卻同樣承載著核心支撐的作用?！皟烧叨际切酒仃?，但‘內核’完全不同?！苯魇∞r業科學院研究員陳倫林解釋道，電腦芯片集成的是晶體管，靠0和1實現功能?！爸行居?號”集成的是油菜基因組上的位點信息，相當于為每個關鍵基因“做了專屬標記”。

“以前只有等到油菜長出來、榨了油，才知道含油量高低，但為什么高、為什么低，背后的基因邏輯我們一無所知?！标悅惲终f，“基因芯片讓我們看到了育種的底層邏輯：是哪些基因決定了性狀，從而實現精準篩選、定向培育。”

作為項目主導單位，江西省農業科學院深耕油菜基因研究十余年，長期持續發掘、積累油菜核心功能基因位點，為芯片研發筑牢了核心數據根基。

據《環球時報》記者了解，“中芯油1號”搭載著1.7萬余個全基因組背景標記和1500余個功能位點，幾乎涵蓋油菜育種研究的絕大多數需求，相當于一本油菜關鍵基因信息“大辭典”。

江西省農業科學院李書宇博士介紹稱：“團隊長期扎根油菜基因功能研究，系統收集了與含油量、抗病性、產量等重要性狀相關的基因位點。”

華中農業大學國家油菜改良中心的易斌教授團隊提供了眾多基因點位信息的幫助，進一步豐富了芯片的位點庫。最終，團隊將過去定位的油菜功能基因、測定的基因組序列，逐一轉化為可檢測的探針序列。“育種專家過去很難直接應用論文里的抽象結果，有了我們的探針序列，就能通過芯片輕松篩選出高油酸、抗病性強的種質資源?！币妆蟊硎?。

如果說江西省農業科學院解決了芯片“裝什么”的核心問題，那么拉索生物就攻克了“怎么造”的技術難關。

“我們的核心工作，便是始終貼合項目組的研發構想，把芯片制造出來：包括先進的點制工藝、配套的芯片試劑，還有高精度的檢測設備?！崩魃镅邪l核心人員李智介紹稱，“我們提供的制造技術和配套設備，是育種工作者不可或缺的核心工具?！蓖ㄟ^聯合設計探針、不斷打磨芯片工藝，最終實現了芯片的國產化落地。

打破國外壟斷，告別“盲猜”育種
“中芯油1號”的發布緩解了我國油菜育種領域長期存在的“卡脖子”困境。此前近20年，固相芯片點制工藝被國外壟斷，我國育種工作者只能依賴進口芯片，受制于人。

“以前進口芯片單次檢測就要400元，成本太高?！标悅惲痔寡?，“我們想根據國內實際需求對進口芯片進行升級，根本不可能實現，只能被國外技術‘卡脖子’?！眰鹘y育種模式同樣低效：靠“一把尺子一桿秤”，屬于“盲猜式”育種，只有等油菜長出性狀才能檢測，還容易受環境影響。

“以前選育一個油菜品種，要在田里摸爬滾打10年；現在有了‘中芯油1號’，結合‘一年五熟’快速育種技術，最快3年就能培育成功。”陳倫林道出了這款國產基因芯片帶來的育種變革。

“過去育種主要依賴經驗，有很大不確定性，而有了芯片，不用等作物長大就能提前判斷性狀，還能實現大規模檢測?！币妆笳f，這款芯片具備了“精準識別”優良基因的能力，相當于為育種工作者配備了“放大鏡”。

對于育種工作者和油菜產業來說，“中芯油1號”的意義更為深遠。
李書宇解釋道，一方面，檢測成本大幅下降，單次檢測只要幾十元，72小時快速出結果，讓精準育種技術能在全行業普及。另一方面，芯片集成了含油量、抗病性、產量、品質等關鍵基因信息，育種工作者可以精準篩選優良材料，培育出產量更高、品質更好、抗逆性更強的品種。

拉索生物攻克的點制工藝是打破壟斷的關鍵?！拔覀兪侨虻谌?、中國第一家且唯一一家能夠實現固相芯片技術的生物技術企業?！崩钪潜硎?，正是因為突破了國外的工藝封鎖，實現了芯片制造、試劑、配套設備的全鏈條國產化，讓芯片成本大幅下降。

未來有望服務于全球油菜育種
與國際同類產品相比，“中芯油1號”有著顯著優勢：單次檢測成本僅為進口芯片的1/8左右；搭載的基因點位更貼合國內育種實際需求，檢測精準度達到國際先進水平；更具競爭力的是升級靈活性?！皣獾墓滔嘤N芯片，想要升級就要從頭合成所有探針，費錢費時；而我們的微球芯片，只要設計新位點的探針，加入原有的微球池就能完成升級，非常靈活。”李書宇介紹稱。

“目前我們對產量等相關的基因點位積累還不夠多，未來會循序漸進，積累更多、更準確的基因信息。”陳倫林表示，江西省農業科學院將組織更多油菜科研院所推進2.0版本芯片研發，基因點位擴充到6萬個，相當于從“基因辭典”升級為“基因辭?！??！拔覀兿Ｍ行居?號’不僅服務于我國，也能為國外育種單位提供檢測服務，提升全球油菜育種效率?！?/p>