知耕研选｜FAO发布15份关于利用生物技术满足小农需求的案例研究

  知耕研选旨在以研究分析的模式追踪生物科学技术领域国内外趋势见解，为大家呈现不一样的行业背景、现状、挑战及未来发展的新趋势，以期给生物科学技术生态圈伙伴打开创新视角。

  农业生物技术，从人工授精和组织培养等基础技术工具到全基因组测序等高科技平台，已成为改变粮食系统工具的重要组成部分，联合国粮食及农业组织（FAO）一直在通过应用生物技术积极促进农业知识共享和创新，利用生物技术造福小农需求的生产者。

  近日，FAO发布了一份案例研究汇编，展示了如何有效利用农业生物技术满足发展中国家小农经济的需求，这标志着全球农业技术向农业和粮食系统可持续迈出了重要一步。该报告涵盖了15个案例研究，突出了生物技术在作物、畜牧业、渔业、林业和农产品加工业等不相同的领域以及广泛的物种、世界区域和生产系统中的成功应用，强调生物技术超越了转基因生物，更加适用于发展中国家的小农经济。案例研究收集了世界各地的经验，展示了生物技术如何有助于提高生产力、改善生计、管理疾病和保护可持续小农生产系统至关重要的遗传资源。

  马拉维政府于20世纪80年代建立了国家人工授精中心，培训了大量人工智能技术人员。人工智能服务在马拉维南部蒸蒸日上，提高了瘤牛的产奶量和农民收入，为当地社区提供了稳定的收入来源。

  BAIF组织在印度推动SSS技术，通过性别鉴定提高小母牛产率。试点项目展示了良好的受孕率和高遗传价值母牛的成功案例。经济效益估算显示，SSS技术可创造约10.43亿卢比的估计资产，并在未来六年内每年为小农户带来价值20.85亿卢比的牛奶。未来，BAIF将继续探索向小农户提供有价值和高遗传价值公牛SSS的可能性，以改善遗传进展和保护濒危品种。

  孟加拉国农业主要特征是小农养殖系统，于2016年启动了试点绩效记录系统，应用基因组和生殖生物技术进行遗传改良。基因组技术帮助预测杂交牛的遗传构成，建立了全基因组SNP数据库。评估根据结果得出，牛磺酸遗传率在50-75%之间，产奶量和繁殖效率最佳。总体而言，基因组技术在无系谱记录情况下对孟加拉国奶牛改良取得了显著进展。

  马达加斯加非洲猪瘟的暴发给养猪业带来了重大损失。但通过PCR技术在3mm滤纸上收集猪血样本，成功检测出ASF病毒的存在。相较于ELISA抗体检测，PCR技术表现更为灵敏，且可以在室温下储存样本，避免了对冷链的需求。该方法的优点是样本收集简便，不依赖昂贵的设备，适用于偏远地区和发展中国家，为ASF的早期诊断提供了新的途径。研究展示了该技术在实际应用中的有效性，为农民提供了及时的感染信息，有助于采取比较有效的控制措施，保护养猪业和维护食品安全，具备极其重大的实际应用价值。

  这项研究采用微卫星分析方法，对菲律宾卡拉宝沼泽水牛的六个亚种群进行了基因构成的全面评估，证实了菲律宾卡拉宝亚种群的存在遗传多样性，为菲律宾卡拉宝的保护和管理提供了重要的科学依据，还为未来制定保护策略提供了关键信息。这对于确保菲律宾卡拉宝种群的可持续性和遗传多样性的维护具备极其重大意义。

  利用遗传选择和基因组学开发抗链球菌病罗非鱼，以应对尼罗罗非鱼水产养殖中的疾病威胁

  GenoMar Genetics通过基因选择和先进的育种技术成功开发了抗链球菌病的罗非鱼品种GenoMar Strong。该产品经过实验室测试和现场试验，表现出明显提高的存活率，为农民提供了更稳定的经济回报。除了抗病遗传改良外，GenoMar还利用基因组选择技术，通过Affymetrix SNP阵列为罗非鱼进行高密度基因分型。这一创新使得基因组选择成为育种的主要手段，提高了对抗链球菌病等特征的预测准确性，为农业产业的可持续发展提供了有力支持。

  厄瓜多尔通过国际原子能机构和粮农组织的支持，实施了基于虫害综合防治的果蝇虫害控制计划。该计划采用了昆虫不育技术（SIT），通过每周释放300万只无菌地中海果蝇，建立了果蝇低流行区，有实际效果的减少了果蝇的危害，提高了水果产量和质量。

  通过突变育种，越南自1980年代以来开发了80个商业化突变品种，已商业化19种水稻和13种大豆突变品种，其中一些品种如DT10和DT80取得了巨大成功，提高了农民的收入和粮食产量。通过突变育种取得的新品种在提高产量、适应气候变化方面发挥了及其重要的作用，为越南农业的可持续发展和经济稳步的增长做出了积极贡献。

  孟加拉国农业研究所(BARI) 开发并商业化了四个Bt作物品种，取得了商业化批准，为农民提供了降低农药成本、提高收益六倍的途径。Mahyco公司利用Cry1Ac基因开发了Bt茄子，经过严格的试验和研究确保了其对EFSB的有效性与环境安全性。Bt茄子的成功案例不仅在提高农业生产效益方面取得了显著成果，也为其他几个国家提供了有益的经验和借鉴。

  在过去的十年里，印度国际半干旱热带农业研究所(ICRISAT)的基因组学与系统生物学卓越中心，通过整个基因组重新测序多样化的鹰嘴豆基因型参考数据，以及“3000鹰嘴豆基因组测序倡议”支持下对全球复合集合的3,366个系列进行测序，得到了79个独特基因中的205个单核苷酸多态性。这些资源被用于鉴定控制鹰嘴豆耐旱性、抗Ascochyta病和福斯病等性状的基因组区域。在鹰嘴豆的遗传改良中，采用基于基因组学的工具和技术，如标记辅助回交、标记辅助选择等方法，成功推出了9个改良型鹰嘴豆品种，提高了其耐旱性和抗病性。ICRISAT正在印度、埃塞俄比亚、肯尼亚和坦桑尼亚联合共和国持续推进优良鹰嘴豆品种的成功研发。

  2004年，非洲农业技术基金会（AATF）与拜耳公司达成免费许可协议，获得其专有技术的使用权，用于改良该地区的食品安全作物。双方基于基因工程和分子育种方法，开发了超过120个耐旱和抗虫的新型气候智能玉米杂交品种，以及对豆荚螟具有抗性的转基因刀豆品种。这些改良品种明显提高了产量，减少了对昂贵且有害的杀虫剂的使用，为农民提供了经济环境友好型解决方案。成功开发和推广依赖于公私合作、可持续的资金和政治支持。

  Umuanunu-Obinze利用组织培养繁殖两种本地重要经济植物实现生物多样性保护

  Umuanunu-Obinze项目通过组织培养技术成功恢复了非洲坚果和宽叶葛等本土植物的生物多样性，减轻了对森林的开发压力。该项目以家庭花园为基础，通过分发使用组织培养产生的植物苗，促进了社区的食品安全和经济生计。该项目成功结合了生物科学技术、社区参与和可持续农业实践，为社区发展提供了有益经验。

  印度开发了包括41种印度木材物种的DNA条形码数据库，并成功应用于验证木材的真实性，确保供应链透明度。此外，还利用基于SSR的数据库验证了柚木的地理来源，尤其是具有地理标志的尼兰姆布尔柚木。这为虚假起源主张和非法采伐提供了精确的DNA工具。

  马来西亚实验室的优质柚木克隆品种实现了商业化，开创了克隆柚木的新时代，为全球遗传收益设立了新的标杆。尽管自20世纪60年代以来，粮农组织进行了系统的柚木遗传改良计划，但在整合先进的技术进行育种方面仍有待实现。科伊梅托尔的森林遗传学和树木育种研究所通过组织培养柚木并进行遗传改良和克隆生产，使用SSR标记确保植株的遗传一致性。在田间试验中，克隆品种表现出更好的生长和粗度，为柚木种植园的发展提供了重要参考。

  应用遗传多样性分析等生物技术手段拯救濒危物种Salix humboldtiana

  Salix humboldtiana是阿根廷巴塔哥尼亚地区最受威胁的树种之一，具有生长速度快、质量好等优势，正面临遗传多样性丧失威胁，同时外来柳树的大规模入侵和杂交导致本土物种数量减少。参与式拯救计划通过遗传多样性分析、宣传和实地工作，致力于保护和恢复这一物种。