种子是农业的“芯片”，粮食安全是“国之大者”。作为山西省农业领域首个省实验室、全国唯一专注杂粮生物育种的省级实验室，山西省后稷实验室（杂粮生物育种山西省实验室）扎根山西农业沃土，以科技传承农耕文脉，用创新守护粮食安全。

近日，山西晚报·山河+记者走进这座藏着“种业密码”的科研高地，从杂粮展厅、微观细胞到无菌实验室，开启一场从“绿色”到“基因”的探索之旅，近距离解锁山西杂粮提质增效的科技底气。

山西省后稷实验室设备排列有序，随时准备为科研工作者“服务”。

“谷子、高粱、黍稷在我国拥有悠久的栽培历史；燕麦是‘全球十大健康食物’中唯一上榜谷物；联合国设定2013年为‘国际藜麦年’；2008年，藜麦在山西省静乐县试种成功……”山西晚报·山河+记者步入山西省后稷实验室杂粮展厅，古朴农耕文化与前沿种业科技在此交融碰撞，让人读懂山西“小杂粮王国”的深厚底蕴。

展厅设有三大功能展区。序厅，介绍了后稷在晋南稷山教百姓种植五谷的历史，梳理了黄土高原旱作杂粮演化脉络，展示了谷子、高粱、食用豆、荞麦、藜麦在山西千年种植史料。种子方舟种质资源展区，陈列了种质资源和部分山西代表的杂粮品种，还有随神舟十六号飞船进入太空的杂粮实验种子。杂粮生物育种科技展区，讲解了实验室如何实现杂粮育种跨越式升级，展示了谷子基因组测序、小米品质基因挖掘、高粱抗病基因、豆类固氮基因等前沿研究成果。

山西省后稷实验室、山西农业大学生命科学学院高建华教授表示，杂粮展厅兼具专业性与科普性，是山西省“特”“优”农业科普的核心阵地之一。通过图文并茂的展板、琳琅满目的实物标本，让参观者对农业科技有了直观认识。同时，依托持续开展的科技活动周、科普开放日、研学实践等活动，实验室获评全国优秀科普活动单位。

5月底，一场以“种子与粮食安全”为主题的科技活动周公众开放专场在山西省后稷实验室举行。来自18所学校180余名学生齐聚一堂，沉浸式体验植物科学的魅力，开启了一场探索植物科学世界的“旅程”。活动中，孩子们不仅深入了解了山西杂粮的历史、育种技术、种质资源库等丰富多彩的农业知识，还感受到农业科技者扎根田野、勇攀高峰的科学精神。

实验室内，愈伤组织分化出绿色的不定芽（丛芽），发育成一株完整的试管苗。

如果说展厅展现了杂粮育种的宏观底蕴，那么显微镜下的微观世界，便揭开了良种迭代的核心奥秘。

在微观观测实验区，科研人员正专注操作激光共聚焦显微镜，方寸镜头之下，杂粮作物的细胞结构、细胞骨架结构清晰呈现。“它能够捕捉到普通光学显微镜无法分辨的细胞细节，是科学家探索生命奥秘的‘火眼金睛’。”科研人员边介绍边把洋葱的表皮撕下一小片，放在显微镜下，一个个排列规则、像小房间似的多边形结构慢慢呈现出来。“这就是植物的细胞，还有洋葱表皮细胞中一个深色的小黑点，也就是细胞核。”

普通光学显微镜看细胞，就像隔着一层毛玻璃——光线会穿透整个样品，焦平面上下没对准的模糊影像也会叠加进来，让纤细的细胞骨架等结构淹没在一片混沌里。

叶绿体

科研人员介绍，激光共聚焦显微镜，用一束极细的激光扫描样品，并在探测器前放了一个微小的“针孔”。这个针孔就像一扇严格的“安检门”，只让来自样品内部一个极薄层面的光通过，把焦点之外那些干扰视线的杂散光统统挡在门外。如此一来，原本被模糊背景盖住的细微结构——比如杂粮作物细胞内细如发丝的微管、微丝构成的细胞骨架，就被干干净净地“剥离”出来，清晰可见。这就是该显微镜能成为“火眼金睛”的关键：看得见，是因为它能剔除“雾里看花”的干扰，真正呈现想看的那一层。科研人员还能像做CT扫描一样，把很多层影像叠加起来，重建出细胞的三维立体结构。

山西晚报·山河+记者在绿色植物的细胞中，观察到许多圆形的绿色颗粒，原来这就是叶绿体。“叶绿体是光合作用的场所，负责把光能转化为化学能。而叶绿素是植物进行光合作用的核心色素，更是驱动植物生长的‘绿色引擎’。”科研人员深入浅出地讲解了光合作用的基本原理，并使用叶绿素仪测定叶片的光合效率，使抽象的生物学概念转化为可视化数据，对光合作用有了直观深刻的认识。

显微视角下，一个个形态各异的小细胞，宛如一幅幅精雕细琢的生命画卷，打开一个肉眼无法看见的植物微观世界的窗口：神奇、精彩，让我们得以窥见植物生命活动的许多精细构造与秘密。

密闭无尘的实验室内，恒温恒湿、无菌净化的环境严苛精密，各类专业实验器材整齐排布。科研人员身着无菌服、佩戴口罩手套，全程精细化开展实验操作，一派严谨高效的科研景象。这里就是植物分子手术室，是核心科研区域，也是杂粮良种“精准培育、脱毒再生”的科技秘境。

在遗传转化和基因编辑平台，科研人员选取杂粮作物的幼胚、幼嫩叶片、茎尖等组织，这些离体材料统称为“外植体”。经消毒处理后，外植体在无菌环境下接种到特定的培养基上。

洋葱表皮

“在恒定的温度、湿度和光照条件下培养，外植体上原本成熟的细胞会‘返老还童’，重新恢复分裂能力极强的分生状态，这一过程就是脱分化。”高建华介绍，这些脱分化的细胞分裂增殖，形成一团没有特定分化结构和功能的细胞团，称作愈伤组织，它通常呈现为白色或淡黄色、质地疏松或致密的团块。

拿到愈伤组织后，研究人员会安排它与携带特定目的基因的农杆菌“见面”（共培养），农杆菌便能将目标基因转移到愈伤组织细胞中，实现遗传转化。这些经过转化的细胞在另一种成分不同的培养基上继续分裂、“茁壮成长”。时机成熟时，再将其转移到新的培养基中，此时科研人员通过精细调控生长素和细胞分裂素等激素的配比，引导愈伤组织重新分化出绿芽和根系。

一般情况下，愈伤组织会先分化出绿色的不定芽（丛芽），而后在根的诱导下长出根系，最终发育成一株完整的试管苗。试管苗还需经历一个逐步适应的炼苗过程——打开瓶盖，让幼苗慢慢接触外界环境，最后再移栽到基质中。

高建华表示，在这个过程中引入的目的基因可以分两种情况。有些基因直接赋予新植株全新的功能，比如抗虫、抗除草剂、抗旱耐逆等；有些则化身为一把纳米尺度的“手术刀”，对植株原有的DNA进行精准的修饰或编辑，也就是科研人员常说的基因编辑。

从古法稼穑到分子育种，从靠天丰收到科技赋能，山西省后稷实验室扎根三晋大地，聚焦杂粮生物育种核心领域，以种质资源为根基、以微观科研为支撑、以精准培育为抓手，持续破解杂粮产业发展难题，培育出更多适配山西、辐射全国的优质杂粮良种。

未来，这座科技粮仓将持续深耕种业创新，打造国际杂粮育种科创高地，助力山西特色杂粮产业提质增效，为守护国家粮食安全、打造北方特色农业高地注入源源不断的科技力量。