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还没长大,就能提前知道它们是不是“好苗子”吗?
过去做育种是一场漫长的筛选工作,育种家往往要等作物成熟、畜禽长大,甚至下一代出现后,才能根据长势、产量、繁殖能力等外在表型,评判这份种质材料的优劣,再做取舍。而今天,这道依靠时间作答的育种“选择题”,正在被提前到基因层面。
想要读懂基因、实现提前筛选,离不开高效的检测方式,固相芯片便是其中的重要工具。科研人员先从海量样本中挖掘出和生长、繁殖等关键性状相关的基因位点,再把这些位点集成到固相芯片之上。相当于给每一份育种材料做一次高效的 “基因体检”,无须等待生物个体长大,就能通过扫描读取遗传信息,提前从群体里挑出具备优良潜力的候选个体。
但看似小小的一块芯片,背后却有着极高的制造门槛。以65K固相芯片为例,它可以检测约6万个基因位点。芯片内部的每一个微小方格内都密布着上百万个微孔,每个微孔需精准“卡入”一颗表面耦连着几十万条探针的微球。这一过程依赖微球在微孔中的随机自组装,对微球与微孔的尺寸匹配和点制工艺要求极高。这项关键技术曾长期被国外企业垄断,研发团队历时5—6年实现技术突破,将关键技术牢牢掌握在自己手中。
制造工艺的成熟,让固相芯片真正走出实验室,赋能实际育种工作,大幅提升了育种筛选的效率。依托固相芯片,检测周期可压缩至3天以内,育种家能够更快甄别优良个体,及时开展下一代的选配和繁育。
固相芯片带来的改变,远不止检测速度的提升,它还为AI育种输送关键的基础燃料。AI模型想要学会科学选配、预测优良后代,离不开海量、规整的训练数据。固相芯片产出的基因型数据标准化程度高、读取效率快,同时数据存储占用更小,在有限的存储与计算条件下,就可以处理更多育种个体样本。
从等待个体长大再做评判,到基因层面提前预判潜力;从依靠经验肉眼筛选,到芯片、数据、AI 协同辅助决策。一块小小的芯片,改写着传统育种的时间逻辑,帮助育种家更早读懂生命的遗传潜力,为生物育种、现代农业的发展注入硬核科技力量。
监制
光明网科普事业部
科学性审核
丁文家
记者
宋雅娟 肖春芳 田新宇
编导
高珊(实习)田新宇 宋雅娟 肖春芳
联合出品
中国科协科普部
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