昨日，由國際著名植物分子生物學家、國家作物分子設計工程技術研究中心首席科學家鄧興旺帶領的未名興旺系統作物設計前沿實驗室入駐中關村高端人才基地。記者在入駐儀式上了解到，全球最高精度玉米全基因組育種芯片已于近日由鄧興旺團隊研發成功，原來8年到10年的育種周期可以減少至4年到5年。同時，其團隊研發的第三代雜交水稻育種技術已進入國家安全認證階段，最早將于2016年產業化，將大幅度提高水稻產量。
配對前先驗DNA育種時間可減半
一個約2厘米寬、20厘米長的褐色平板，用顯微鏡看，上面布滿了密密麻麻的小探針。記者在實驗室里看到的這個褐色的小板子，是鄧興旺團隊剛剛完成的玉米全基因組育種芯片。它能夠從9萬個位點觀測種子，是全球精度最高的玉米全基因組育種芯片。
這里所說的“芯片”，可跟我們在電腦等電子設備中的電子芯片不同，它是指一套可以從數萬個位點對種子基因進行觀測的技術。
拿玉米來說，一株玉米里有4萬個基因，每個基因的活性高低直接決定了這種玉米的口感、產量等，而這些都是由DNA決定。顯微鏡里看到的小探針，就是用來檢測種子DNA特性的。一種植株體內哪種基因活性高，哪種活性低，通過這個芯片就能完成檢測。
“傳統的育種方式，得由育種專家人工從田間作物里選出一對一對來進行‘雜交’，等到植株長大后，再根據肉眼辨別、稱重等方式識別其性能。其實，雜交后的玉米、水稻好不好吃、產量高不高，這些都是由兩種雜交品種的基因決定的，在雜交之前就應該先查清楚。”鄧興旺實驗室的一位研究員告訴記者。
“觀測的樣本多了以后，哪幾種基因存在能讓大米特別好吃、哪幾種基因能一定程度改變產量，這些都能找到數據規律，而不僅僅是靠經驗來判斷了。”這名研究員介紹，通過芯片檢測出雜交種類的基因特性，能進一步推動傳統“經驗育種”方式向“精確育種”方式改變。
鄧興旺透露，利用這一技術，原來8年到10年的育種周期，可以減半到4年到5年，將大大提升我國種業的育種效率。此外，這種雜交前先驗DNA的方法，還能夠更好地觀測到種子的隱性基因、預測后代的特征，為農民減少種植風險。
第三代雜交水稻育種技術有望于2016年投產
“跟手機系統的更新換代一樣，新一代雜交育種技術，就好像從‘塞班’系統升級到了‘安卓’系統。”鄧興旺做了一個形象的比喻。近日，由他帶頭研發的第三代雜交水稻育種技術已進入國家安全認證階段，最早有望于2016年投入大田生產，并將大幅提高水稻產量。
在中國現有的雜交水稻種植面積里，八成以上都使用的是第一代雜交育種技術。這種技術有一個缺點，100份水稻品種資源里，只有四五份可以利用——可利用的雜交品種資源有限，使得其雜交育種的質量遇到了瓶頸。
“在街上找了5個人選運動員，和在街上找了100個人選運動員，前者選出優秀運動員的幾率肯定要小很多。這就是第一代技術遇到的問題。”鄧興旺說。
第二代雜交育種技術解決了第一代存在的一些問題，但卻存在另一個致命的弱點——高度依賴溫度環境。育種溫度從21攝氏度到23攝氏度的變化，就有可能導致一年的育種周期以失敗告終。
看到有不少育種公司因為沒有把握好溫度而一年下來“顆粒無收”，鄧興旺和他的團隊坐不住了。
2009年8月，未名興旺系統作物設計前沿實驗室（北京）有限公司宣告成立，鄧興旺出任公司董事長兼首席科學家。全身心撲在科研和技術產業化上的他，雖然家人和孩子都還在美國，自己每年卻有10多個月待在國內。2010年，第三代雜交水稻育種技術終于被攻克，雜交水稻制種徹底擺脫了對溫度的依賴。