专栏名称: 植物科学最前沿

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民族“芯”动能 | 首款国产固相育种芯片 “华麦芯65K”重磅发布！

植物科学最前沿 · 公众号 · · 2024-05-10 16:59

正文

近日， 北京市农林科学院杂交小麦研究所北京小麦种子检测中心 联合 苏州拉索生物芯片科技有限公司 、中国农业大学、西北农林科技大学等单位成功研发 国内首款具备完全自主知识产权 （涵盖SNP标记、芯片、试剂及扫描仪）的高密度固相小麦育种芯片—— “华麦芯”普通小麦基因分型65K芯片（简称“华麦芯65K”） 。这一突破性成果对提升我国小麦品种创新、知识产权保护和种子质量控制具有重要意义。

华麦芯65K 实拍图

小麦（ Triticum aestivum L. ）是世界上重要的粮食作物。我国是全球小麦生产和消费第一大国，在人口不断增长、农业可利用资源短缺、粮食生产成本逐年提升等实际国情下，提升小麦单产是保障国家粮食安全的根本途径。

以杂交育种为代表的常规育种在我国粮食作物遗传改良中发挥了重要作用，但目前，以标记辅助选择、全基因组背景选择等为代表的分子育种技术优势尚未得以充分发挥。其中，简易、高通量、低成本标记检测技术和产品的缺失是限制分子育种开展的重要因素之一。过去二十年，高密度固相基因芯片技术由illumina、affymetrix等国外企业垄断，其高昂开发和检测成本限制该技术在我国大规模应用。因此， 突破国外技术“卡脖子” ， 研发具有自主知识产权的高密度、高通量、低成本、可定制的固相基因芯片 对推动分子育种的快速发展至关重要。同时，对于我国实质派生品种制度的落地，提升我国小麦品种创新、知识产权保护和种子质量监控水平具有重要意义。

国产固相基因芯片—— 华麦芯65 K 的成功研发，实现了我国高密度固相育种芯片从0到1的突破，将为我国小麦育种创新发展提供重要支撑。

SNP 位点来源及染色体分布

华麦芯65K严格遵照《小麦品种真实性鉴定SNP标记法》（NY/T 4021-2021），囊括真实性鉴定和已知品种高密度指纹数据库构建的所有位点，并整合转基因检测所必需的特定标记物，以及部分与小麦产量、品质、抗病等功能基因或紧密连锁的SNP标记。

以中国春2.1版本为参考，目前包含54993个精选的SNP标记（可根据未来研究重要结果扩充至65K），覆盖196个性状相关的标记。SNP位点在A、B、D染色体上分布较均衡， 多态性位点占比高达99.1% ，具备良好的区分能力和稳定性；单个SNP位点采用15-30个微球重复检测， 平均检出率高达99.0%，再现性高达99.5% 。

突出优势

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全自主

从芯片制备到扫描仪、试剂、配套软件及算法在内的一体化解决方案均可自主实现。 截至目前，苏州拉索生物芯片科技有限公司已获得13项发明专利授权、2项实用新型专利授权、1张医疗器械注册证，是我国法律体系下，在高密度固相基因芯片研发和生产领域知识产权布局最完善的公司。

主要供应商立足本土，不受国际环境波动影响，确保产品稳定供应。

专业的本土技术支持团队提供全程高效服务，确保用户无忧使用。

0 2

可扩充

可根据需要在原有芯片基础上随时添加新的检测位点，无需重新定制新的芯片，灵活性高、可塑性强。

0 3

多效用

该芯片集背景筛选、品种鉴定、转基因检测等多用途于一体，可实现一站式全面筛查，大幅提高检测效率，并节约成本。

0 4

低成本

固相基因芯片在规模化检测时展现出显著的成本效益。随着样本数量增加，单个样本的检测成本呈下降趋势，经济效益明显。

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高效率

固相基因芯片以固态基底上的寡核苷酸探针为基础，无需依赖测序或其他基因分型技术，即可一次性并行检测数十万至数百万个SNP位点，从检测到数据分析，整个过程仅需72小时，且准确率保持在99%以上。

仅需24个样本即可完成检测，无需凑样。

应用场景

小麦品种真实性/特异性/一致性辅助检测

实质派生品种诊断

转基因检测

遗传连锁图谱构建与QTL定位

全基因组选择育种
标记辅助选择育种等

数据表现

图1 华麦芯65K SNP位点染色体分布图

*本产品SNP位点丰富，完整覆盖普通小麦的21条染色体

图2 华麦芯65K SNP位点最小等位基因频率（MAF）分布情况

图3 使用华麦芯65K 检测187份审定品种小麦标准样品构建的SNP指纹聚类图

图4 华麦芯65K检测测试样本的检出率

*测试样本平均检出率为99.13%

图5 华麦芯65K检测测试样本的复现性

*测试样本平均复现性为99.34%

图6 华麦芯65K单个SNP位点在品种鉴定应用中的聚类分型图

主要研发

团队介绍

北京市农林科学院杂交小麦研究所

北京小麦种子检测中心

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北京市农林科学院杂交小麦研究所北京小麦种子检测中心，是从事小麦等农作物DNA指纹检测技术研发和应用的专业机构。该中心是农业农村部农作物DNA指纹创新利用重点实验室（部省共建)，首批全国打假维权种子检测机构之一，小麦等农作物种子质量监督抽查检验、国家及各省市小麦区试品种DNA指纹检测牵头机构，以及农作物DNA指纹数据库构建单位。

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