分子育种

将分子生物学技术应用于育种中在分子水平上进行育种

分子育种——将分子生物学技术应用于育种中，在分子水平上进行育种。通常包括：分子标记辅助育种和遗传修饰育种（转基因育种）。

技术介绍

我国林木基因组学研究取得突破。北京林业大学的科学家们选用百年古树作为测序的样本，利用最新的全基因组鸟枪法测序和拼接策略，绘制完成了毛白杨的基因组序列图谱，标志着毛白杨分子育种进入基因组时代。

在“985”平台建设资金支持下，北林大林木育种国家工程实验室的专家们用短短的6个月完成了这一开创性的研究。

专家解释，基因组学研究成果在育种中应用后，将拓展野生种质资源中优异等位基因挖掘的广度和深度，显著提高复杂性状改良的可操作性和新品种选育的效率，对于保障我国森林资源可持续发展有十分重要的意义。

北林大绘制完成的毛白杨基因组序列图谱开创了我国林业基因组学研究的先河。据介绍，科学家们完成的毛白杨基因组大小约为6亿个碱基对，重叠群的平均长度为39.7Kb，达到了框架图标准。基因组常染色质区覆盖度达到90%以上，基因区覆盖度达到95%以上，单碱基的错误率达到1万分之一以内。

国际同行专家高度评价这样一项重大研究。他们认为，毛白杨基因组的注释和分析大大便利了科学家发现经济性状相关基因，使经济性状的遗传图谱定位，跨越到基因组图谱和功能基因的精确定位，标志着毛白杨分子育种等相关研究正式进入基因组时代，将推动毛白杨育种技术的全面进步。毛白杨基因组序列测序完成，对木本植物发育的分子机制的了解、木本植物在进化历程中地位的研究、可再生能源利用的研究具有重要的意义。

据悉，科学家们将在此基础上进一步完善基因组序列图谱，构建物理图谱和高密度连锁图谱，实现基因组序列图谱与物理图谱、连锁图谱的整合，绘制出毛白杨基因组精细图谱，以保证基因组序列组装和基因注释的准确性。

技术本质

如果对分子育种有更进一步的了解，就会发现，分子育种很明显不能等同于转基因。利用先进的生物学技术，科学家们可以在不改变作物基因的前提下，改变其性状，或者仅仅是通过分子标记的方法筛选优良品种。有一些分子标记仅仅是测序，检测单核苷酸多态性，根本不涉及基因调控。从这些方面来看，分子育种显然不是转基因。但是在分子育种中，确实也包含基因工程。

我们知道，种是两性繁殖的产物，是种间隔离的，种间隔离并不等同于物种之间没有基因交流。从进化的角度来看，物种之间常会发生水平基因转移。一定程度上可以说，转基因也是一种水平基因转移。如果转入的新基因可以遗传，则会产生新的物种。若不能遗传，则不能产生新的物种。但是分子育种手段筛选出的新品种（不是新物种），它们的优良性状都是可以遗传的。

分子育种技术可以实现基因的直接选择和有效聚合，大幅度提高育种效率，缩短育种年限，实现“精确育种”。

种植革命

传统育种方法属於杂交育种，品种改良主要受种原变异之限制，而不同物种(species) 间之杂交颇为困难，育种成果难有大突破，「绿色革命」(green revolution) 很难再发生。利用基因工程技术进行作物品种改良，系指以遗传工程(genetic engineering) 技术，将特定基因或性状导入缺乏此基因或特性之目标作物(target crop) 的育种方法；因此利用基因工程技术进行作物品种改良，可以突破种原之限制及种间杂交之瓶颈，创造新性状或新品种，亦即未来「基因革命」(gene revolution) 很可能迅速取代「绿色革命」。

今後利用基因工程技术进行作物品种改良，可朝下列重点努力：创造高附加价值之转基因作物品种；育成具环保特性之抗病、抗虫及抗杀草剂等作物品种，减少农药之施用；育成具耐旱、耐寒、耐热及耐重金属等具环境忍受性之作物品种；利用基因工程改造植物代谢途径创造新花色或提高营养成分；利用植物做为生物反应器生产医药用化合物、疫苗或生物塑胶等，特殊高价值产品，提高农业产值。这些基因改造的作物品种，除具有较高产值外，更可申请品种、基因或产品专利，未来我们将进入「基因农场」(gene farming) 的时代，使农业真正迈入永续化。

技术突破

2024年5月，在江苏省扬州市和南京市召开的全国小麦抗赤病育种工作推进会议上，中国工程院院士、国家小麦育种联合攻关首席专家许为钢透露，我国通过利用分子育种技术，系统开展育种研究与挖掘育种材料，以及建立全国性协同创新联合体，已攻克了限制赤霉病抗性改良的关键难点，创造出一批高抗赤霉病、综合性状优良的优异新种质。

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