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解码杂粮 “芯片” 筑牢粮仓根基 —— 山西省后稷实验室引领生物育种科技前沿

来源:科普中国  发布时间:2026-03-02  浏览:340

种子是农业的 “芯片”,杂粮是保障国家粮食安全、优化国民膳食结构、支撑旱作农业可持续发展的关键作物。山西素有 “小杂粮王国” 的美誉,杂粮种质资源丰富、种植历史悠久,在全国杂粮产业格局中占据不可替代的战略地位。2023 年,依托山西农业大学建设的山西省后稷实验室(杂粮生物育种) 正式启航,作为全国唯一专注于杂粮生物育种的省级实验室,它以中华农耕文明始祖 “后稷” 为名,肩负起从种质资源挖掘到突破性品种培育的全链条创新使命,以科技力量激活杂粮产业新动能,为我国种业振兴与粮食安全注入三晋智慧。

一、战略定位:锚定杂粮育种,打造科创高地

当前,全球种业竞争进入以基因编辑合成生物学、全基因组选择为代表的生物育种 4.0 时代,杂粮领域长期面临种质资源利用不足、功能基因挖掘滞后、高效育种技术缺失、突破性品种匮乏等瓶颈。后稷实验室立足国家粮食安全战略与山西农业 “特”“优” 发展需求,联合中国农业科学院作物科学研究所等优势力量,聚焦谷子、糜子、红芸豆、绿豆等特色杂粮,构建 “种质资源 — 基因挖掘 — 分子育种 — 品种培育 — 产业应用” 的全链条创新体系。

实验室以建设国际领先的杂粮生物育种科技创新高地、人才培养中心、技术集成与产业孵化基地为目标,汇聚院士领衔、国家杰青、产业体系首席科学家等组成的高水平团队,搭建代谢组学细胞生物学遗传转化、基因编辑等六大科研平台,将传统农耕经验与现代生物技术深度融合,推动杂粮育种从 “经验育种” 向 “精准设计育种” 跨越式升级。

二、技术突破:攻坚核心难题,抢占科技制高点

生物育种的核心是突破遗传转化与基因组解析两大技术瓶颈,这也是决定育种效率与精度的关键。后稷实验室成立以来,集中力量开展原创性、引领性科技攻关,在基础研究与技术创新上取得一系列标志性成果。

后稷实验室成功建立谷子、糜子高效遗传转化体系,为基因功能验证、精准性状改良提供了核心工具,为基因功能验证、精准性状改良提供了核心工具。在基因组学领域,实验室率先完成糜子、红芸豆 T2T(端粒到端粒)基因组组装,获得完整、无间隙的高质量参考基因组,绘制出杂粮作物的 “基因天书”,为精准定位产量、品质、抗逆、营养等关键性状基因奠定坚实基础,使杂粮育种进入 “按图索骥” 的精准时代。

太空育种是整合空间环境与生物技术的前沿方向。实验室依托航天工程平台,完成晋谷 21 号、晋糯 3 号、并绿 21 号等当家品种的太空诱变处理,利用空间特殊环境诱导基因变异,创制抗旱、抗病、优质、高产的优异新种质,拓展杂粮遗传多样性,为培育突破性新品种提供宝贵材料。这些基础与技术突破,让我国杂粮生物育种从跟跑迈向并跑、部分领域实现领跑。

三、品种创新:育成优质良种,赋能产业振兴

育种的最终价值体现在田间地头、转化为农民增收、产业增效的实际成效。后稷实验室坚持 “把论文写在田野上,把成果留在百姓家”,以市场需求为导向,以生产痛点为靶标,培育出一批适应性强、品质优良、效益突出的杂粮新品种。

长杂谷 2922、并绿 17 号等代表性品种,是实验室分子育种与传统育种结合的典范。这些品种在抗旱耐瘠、抗病抗倒、高产稳产、营养品质等方面实现全面提升,适配山西丘陵旱地、高寒山区等特殊生态区,破解了杂粮 “产量低、品质参差、适应性差” 的产业难题。新品种在山西及周边省份示范推广,不仅提升杂粮单产与品质,更助力特色杂粮品牌化、标准化、产业化发展,让小杂粮成为乡村振兴的 “金种子”。

从实验室到试验田,从试验田到产业化,后稷实验室打通 “基础研究 — 技术攻关 — 品种培育 — 示范推广” 的创新链条,让科技成果快速转化为现实生产力,彰显农业科技 “藏粮于技、藏粮于地” 的战略价值。

四、项目引领:对接国家战略,提升学术影响力

重大科研项目是检验创新能力、引领学科发展、集聚创新资源的核心载体。后稷实验室积极对接国家重大战略需求,在国家级项目申报与顶层设计中展现强劲实力。

实验室成功获批国家重点研发计划项目,围绕杂粮生物育种关键科学问题与产业技术瓶颈开展系统攻关,提升我国杂粮育种基础研究与应用技术水平。更具里程碑意义的是,后稷实验室成功提议国家自然科学基金委首次设立农业领域杂粮专项,并在该专项中获批3项基金项目,不仅为杂粮基础研究争取到稳定支持,更推动杂粮研究上升为国家层面的重点支持方向,显著提升山西在全国杂粮科研领域的话语权与影响力。

这些国家级项目的落地,标志着后稷实验室已成为我国杂粮生物育种的核心战略力量,为实验室持续产出原创成果、培养顶尖人才、服务国家战略提供坚实保障。

五、使命担当:服务粮食安全,书写种业新篇

保障粮食和重要农产品稳定安全供给,是建设农业强国的头等大事。杂粮作为口粮多元化、膳食健康化、旱作农业高效化的重要组成,在国家粮食安全体系中作用日益凸显。后稷实验室以杂粮生物育种为核心,深耕三晋、服务全国,既是对山西 “小杂粮王国” 资源优势的科技赋能,也是对国家种业振兴行动的扎实落实。

面向未来,实验室将持续深化四大研究方向:杂粮种质资源保护与利用、重要功能基因发掘与解析、精准分子设计育种、分子农场与功能产品研发,加快突破基因编辑、合成生物学、智能育种等前沿技术,培育更多高产、优质、高效、绿色、抗病的突破性杂粮新品种,构建自主可控、安全高效的杂粮种业体系。

同时,实验室将进一步开放共享科研平台,深化产学研用协同,推动育种成果与加工、流通、品牌全产业链融合,让科技红利惠及更多农户与消费者,助力山西从 “杂粮资源大省” 向 “杂粮产业强省” 跨越。

一粒种子改变世界,一项技术赋能产业。山西省后稷实验室(杂粮生物育种)以科技为犁、以创新为种,在杂粮生物育种前沿阵地攻坚克难、硕果累累,用基因技术解码杂粮生命密码,用优质品种筑牢国家粮食安全根基。

站在种业振兴的新起点,实验室将继续秉持初心、勇担使命,持续领跑杂粮生物育种科技前沿,为保障国家粮食安全、推进农业现代化、助力乡村全面振兴贡献更大力量,让中华农耕文明在现代科技的加持下,焕发出新的时代光彩。