知耕研選旨在以研究分析的模式追蹤生物科技領域國内外趨勢見解,為大家呈現不同行業背景、現狀、挑戰及未來發展趨勢,以期給生物科技生态圈夥伴打開創新視角。
農業生物技術,從人工授精群組織培養等基礎技術工具到全基因組測序等高科技平台,已成為改變糧食系統工具的重要組成部分,聯合國糧食及農業組織(FAO)一直在通過應用生物技術積極促進農業知識共享和創新,利用生物技術造福小農需求的生産者。
近日,FAO釋出了一份案例研究彙編,展示了如何有效利用農業生物技術滿足開發中國家小農經濟的需求,這标志着全球農業技術向農業和糧食系統可持續邁出了重要一步。該報告涵蓋了15個案例研究,突出了生物技術在作物、畜牧業、漁業、林業和農産品加工業等不同領域以及廣泛的物種、世界區域和生産系統中的成功應用,強調生物技術超越了轉基因生物,更加适用于開發中國家的小農經濟。案例研究收集了世界各地的經驗,展示了生物技術如何有助于提高生産力、改善生計、管理疾病和保護可持續小農生産系統至關重要的遺傳資源。
01 人工授精在馬拉威奶牛養殖中的應用
馬拉威政府于20世紀80年代建立了國家人工授精中心,教育訓練了大量人工智能技術人員。人工智能服務在馬拉威南部蓬勃發展,提高了瘤牛的産奶量和農民收入,為當地社群提供了穩定的收入來源。
02 性别分類精液對印度小農奶農的好處
BAIF組織在印度推動SSS技術,通過性别鑒定提高小母牛産率。試點項目展示了良好的受孕率和高遺傳價值母牛的成功案例。經濟效益估算顯示,SSS技術可創造約10.43億盧比的估計資産,并在未來六年内每年為小農戶帶來價值20.85億盧比的牛奶。未來,BAIF将繼續探索向小農戶提供有價值和高遺傳價值公牛SSS的可能性,以改善遺傳進展和保護瀕危品種。
03 孟加拉國應用基因組學确定可持續小農奶業的最佳雜交牛基因型
孟加拉國農業主要特點是小農養殖系統,于2016年啟動了試點績效記錄系統,應用基因組和生殖生物技術進行遺傳改良。基因組技術幫助預測雜交牛的遺傳構成,建立了全基因組SNP資料庫。評估結果表明,牛磺酸遺傳率在50-75%之間,産奶量和繁殖效率最佳。總體而言,基因組技術在無系譜記錄情況下對孟加拉國奶牛改良取得了顯著進展。
04 利用PCR技術使用濾紙快速診斷馬拉加西非洲豬瘟
馬拉加西非洲豬瘟的暴發給養豬業帶來了重大損失。但通過PCR技術在3mm濾紙上收集豬血樣本,成功檢測出ASF病毒的存在。相較于ELISA抗體檢測,PCR技術表現更為靈敏,且可以在室溫下儲存樣本,避免了對冷鍊的需求。該方法的優勢在于樣本收集簡便,不依賴昂貴的裝置,适用于偏遠地區和開發中國家,為ASF的早期診斷提供了新的途徑。研究展示了該技術在實際應用中的有效性,為農民提供了及時的感染資訊,有助于采取有效的控制措施,保護養豬業和維護食品安全,具有重要的實際應用價值。
05 菲律賓卡拉寶沼澤水牛的遺傳多樣性研究
這項研究采用微衛星分析方法,對菲律賓卡拉寶沼澤水牛的六個亞種群進行了基因構成的全面評估,證明了菲律賓卡拉寶亞種群的存在遺傳多樣性,為菲律賓卡拉寶的保護和管理提供了重要的科學依據,還為未來制定保護政策提供了關鍵資訊。這對于確定菲律賓卡拉寶種群的可持續性和遺傳多樣性的維護具有重要意義。
06 利用遺傳選擇和基因組學開發抗鍊球菌病羅非魚,以應對尼羅羅非魚水産養殖中的疾病威脅
GenoMar Genetics通過基因選擇和先進的育種技術成功開發了抗鍊球菌病的羅非魚品種GenoMar Strong。該産品經過實驗室測試和現場試驗,表現出顯著提高的存活率,為農民提供了更穩定的經濟回報。除了抗病遺傳改良外,GenoMar還利用基因組選擇技術,通過Affymetrix SNP陣列為羅非魚進行高密度基因分型。這一創新使得基因組選擇成為育種的主要手段,提高了對抗鍊球菌病等特征的預測準确性,為農業産業的可持續發展提供了有力支援。
07 厄瓜多利用SIT技術進行果蠅綜合蟲害管理
厄瓜多通過國際原子能機構和糧農組織的支援,實施了基于蟲害綜合防治的果蠅蟲害控制計劃。該計劃采用了昆蟲不育技術(SIT),通過每周釋放300萬隻無菌地中海果蠅,建立了果蠅低流行區,有效減少了果蠅的危害,提高了水果産量和品質。
08 誘導遺傳變異和基因組學技術對越南水稻和大豆産量的影響
通過突變育種,越南自1980年代以來開發了80個商業化突變品種,已商業化19種水稻和13種大豆突變品種,其中一些品種如DT10和DT80取得了巨大成功,提高了農民的收入和糧食産量。通過突變育種取得的新品種在提高産量、适應氣候變化方面發揮了重要作用,為越南農業的可持續發展和經濟增長做出了積極貢獻。
09 孟加拉國的Bt茄子:通過基因工程提高糧食安全和農民收入
孟加拉國農業研究所(BARI) 開發并商業化了四個Bt作物品種,取得了商業化準許,為農民提供了降低農藥成本、提高收益六倍的途徑。Mahyco公司利用Cry1Ac基因開發了Bt茄子,經過嚴格的試驗和研究確定了其對EFSB的有效性和環境安全性。Bt茄子的成功案例不僅在提高農業生産效益方面取得了顯著成果,也為其他國家提供了有益的經驗和借鑒。
10 ICRISAT通過基因組育種開發耐旱性和抗病性優良鷹嘴豆品種研發
在過去的十年裡,印度國際半幹旱熱帶農業研究所(ICRISAT)的基因組學與系統生物學卓越中心,通過整個基因組重新測序多樣化的鷹嘴豆基因型參考資料,以及“3000鷹嘴豆基因組測序倡議”支援下對全球複合集合的3,366個系列進行測序,得到了79個獨特基因中的205個單核苷酸多态性。這些資源被用于鑒定控制鷹嘴豆耐旱性、抗Ascochyta病和福斯病等性狀的基因組區域。在鷹嘴豆的遺傳改良中,采用基于基因組學的工具和技術,如标記輔助回交、标記輔助選擇等方法,成功推出了9個改良型鷹嘴豆品種,提高了其耐旱性和抗病性。ICRISAT正在印度、埃塞俄比亞、肯亞和坦尚尼亞聯合共和國持續推進優良鷹嘴豆品種的成功研發。
11 AATF利用基因工程和分子育種開發和推廣氣候适應型玉米和抗豆莢螟刀豆
2004年,非洲農業技術基金會(AATF)與拜耳公司達成免費許可協定,獲得其專有技術的使用權,用于改良該地區的食品安全作物。雙方基于基因工程和分子育種方法,開發了超過120個耐旱和抗蟲的新型氣候智能玉米雜交品種,以及對豆莢螟具有抗性的轉基因刀豆品種。這些改良品種顯著提高了産量,減少了對昂貴且有害的殺蟲劑的使用,為農民提供了經濟環境友好型解決方案。成功開發和推廣依賴于公私合作、可持續的資金和政治支援。
12 Umuanunu-Obinze利用組織培養繁殖兩種本地重要經濟植物實作生物多樣性保護
Umuanunu-Obinze項目通過組織培養技術成功恢複了非洲堅果和寬葉葛等本土植物的生物多樣性,減輕了對森林的開發壓力。該項目以家庭花園為基礎,通過分發使用組織培養産生的植物苗,促進了社群的食品安全和經濟生計。該項目成功結合了生物科技、社群參與和可持續農業實踐,為社群發展提供了有益經驗。
13 印度利用DNA工具識别木材樹種并驗證木材的地理來源
印度開發了包括41種印度木材物種的DNA條形碼資料庫,并成功應用于驗證木材的真實性,確定供應鍊透明度。此外,還利用基于SSR的資料庫驗證了柚木的地理來源,尤其是具有地理标志的尼蘭姆布爾柚木。這為虛假起源主張和非法采伐提供了精确的DNA工具。
14 馬來西亞實驗室通過組織培養及克隆優質柚木品種促進印度農場林業發展
馬來西亞實驗室的優質柚木克隆品種實作了商業化,開創了克隆柚木的新時代,為全球遺傳收益設立了新的标杆。盡管自20世紀60年代以來,糧農組織進行了系統的柚木遺傳改良計劃,但在整合先進技術進行育種方面仍有待實作。科伊梅托爾的森林遺傳學和樹木育種研究所通過組織培養柚木并進行遺傳改良和克隆生産,使用SSR标記確定植株的遺傳一緻性。在田間試驗中,克隆品種表現出更好的生長和粗度,為柚木種植園的發展提供了重要參考。
15 應用遺傳多樣性分析等生物技術手段拯救瀕危物種Salix humboldtiana
Salix humboldtiana是阿根廷巴塔哥尼亞地區最受威脅的樹種之一,具有生長速度快、品質好等優勢,正面臨遺傳多樣性喪失威脅,同時外來柳樹的大規模入侵和雜交導緻本土物種數量減少。參與式拯救計劃通過遺傳多樣性分析、宣傳和實地工作,緻力于保護和恢複這一物種。
相關資訊參考:
https://www.fao.org/3/cc8940en/cc8940en.pdf
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