油菜液相育种芯片。受访单位供图
华龙网-新重庆客户端讯（记者秦思思）生物芯片作为生物育种关键技术，从源头上决定种业科技水平和国家粮食安全。近日，华龙网-新重庆客户端记者从西南大学获悉，西南大学团队历经八年努力，成功研发全球首张油菜液相育种芯片——油菜50K液相育种芯片，目前，该成果已在《TheCropJournal》国际学术期刊上发表。
什么是油菜液相育种芯片？又有什么作用呢？
油菜液相育种芯片对于大多数人而言，是陌生的。“油菜、液相、育种芯片，这些词我们挨着拆分来解释，大家就很容易明白了。”西南大学农学与生物科技学院教授卢坤解释，简单来说，油菜液相育种芯片的最终目的，在于能让我们低成本培育出符合设计要求的油菜品种。
油菜液相育种芯片。受访单位供图
育种芯片新农业的重要赛道
要想收成好，首先种子好。种子创新是推动农业发展的核心动力，生物育种则是生物农业的首要方向。“这也就是我们常提到的‘种质资源’‘育种技术创新’。”卢坤介绍。
一堆种子摆在面前，经验丰富的人也许能凭借肉眼观察其好坏，但哪些种子长出来的植株更高？哪些种子的产量高？哪种种子不容易生病虫害？这些问题则必须依靠现代科技。随着分子设计育种成为引领作物遗传改良的前沿技术，越来越多的研究者希望借助基因组测序、多组学分析、生物信息学的利器探索基因调控奥秘，提高育种效率。
正因如此，近年来，育种芯片的研发，也成为育种技术创新的重要赛道。
育种芯片和传统意义上手机电脑等工业芯片不同，是生物物种基因检测的重要工具，通过生物芯片可以读取生物样本DNA。
为什么要捕捉DNA？卢坤介绍，研究人员通过捕获DNA再测序，可精确检测控制目标性状的基因型，而通过控制基因型则可培育出符合要求的品种。“就像一堆积木，你拿到后，排列组合成你想要的形状，但前提是你要先拿到这些积木。”
而液相育种芯片的作用，正是检测基因型。卢坤解释，由于等位基因的存在，一个基因在不同品种中存在好的类型和不好的类型。芯片检测作用就是知道品种培育过程中基因型的变化，保证符合人类需求的类型越多越好，不好的类型越少越好。“气候越来越热，就需要提高油菜的耐热性；和水稻茬口衔接有问题，就需要早熟的油菜品种，我们就可以通过育种芯片，更精准更高效地实现育种目标。”他说道。
油菜液相育种芯片。受访单位供图
液相育种芯片成本价格仅占固相芯片的1/5
当然，育种芯片的形式也有不同，大致分为固相芯片和液相芯片两类。
卢坤介绍，液相芯片在价格上极具优势。从原理来讲，传统的固相芯片是基于荧光检测，根据荧光强弱进行反应。由于反应位点固定，且以板为单位进行使用，即使只有效使用了其中一个芯片单元，都会造成整板芯片报废，这在无形之中增加了研发成本。
而液相芯片是基于DNA的捕获，然后再进行测序，它对同一个位置进行了多次的测序。准确率不仅更高，且位点设计更为灵活，成本价格也仅占固相芯片的1/5。
油菜种子。受访单位供图
聚焦油菜领域未来将设计“新”品种
“油菜过去有育种芯片，但不是液相芯片；液相芯片有其他领域，但不是针对油菜。油菜液相育种芯片则是全球首张。”卢坤说。
据了解，该团队历时八年，前期对全球份有代表性的油菜品种进行了全基因重测序，挖掘出万多个SNP位点，然后从中筛选了5万多个位点，设计了这款液相育种芯片。该芯片能为油菜靶向捕获测序、遗传分析和基因组育种提供基因组学资源。卢坤介绍，之所以聚集油菜领域，是因为油菜作为我国重要的油料作物，每年为国家提供50%以上的国产食用油，对扩大油料生产，保障国家粮油安全有重要意义。
“育种从古至今，已经经历了四代变革。”卢坤向记者说，第一代是人类将作物驯化为栽培品种；第二代是常规育种，如杂交育种；第三代是分子标记辅助选择育种；第四代是智能化生物育种，以全基因组选择和基因组设计育种的方式获得新品种。
卢坤表示，油菜液相育种芯片的研发只是一个中间环节，前期团队完成了油菜全基因组重新测序，鉴定出全球油菜的上百万个变异位点。“未来，我们将基于该芯片构建智慧设计育种平台，利用平台，设计好基因型，培育出国家和农民需要的新品种。”他说道。
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