2019-04-03 09:14:01 李麗穎
大豆是我國重要的植物油脂和蛋白質(zhì)來源，但大豆生產(chǎn)上疫霉根腐病、灰斑病和干旱/鹽堿等危害嚴(yán)重，大豆品種油分含量低，優(yōu)異種質(zhì)資源發(fā)掘滯后，高油、抗病新種質(zhì)創(chuàng)制難度較大等問題一直困擾著大豆產(chǎn)業(yè)。從上世紀(jì)九十年代起，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所研究員邱麗娟帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開展大豆優(yōu)異種質(zhì)挖掘、創(chuàng)新與利用攻關(guān)，歷時(shí)20余年，在優(yōu)異種質(zhì)挖掘、抗逆、高油等重要性狀QTL/基因發(fā)掘，抗病優(yōu)質(zhì)新種質(zhì)創(chuàng)制，新品種培育和推廣利用方面取得顯著成效。1月8日，邱麗娟研究員作為第一完成人，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)完成的“大豆優(yōu)異種質(zhì)挖掘、創(chuàng)新與利用”項(xiàng)目獲得國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
數(shù)量居首位卻非研究利用強(qiáng)國
我國是大豆起源國，國家種質(zhì)資源庫內(nèi)保存3萬多份大豆資源，數(shù)量位居世界首位，卻不是研究和利用的強(qiáng)國。邱麗娟看在眼里，急在心里。
要想高效發(fā)掘急需的優(yōu)異資源，就必須構(gòu)建大豆核心種質(zhì)，為此，邱麗娟帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員一起爭(zhēng)分奪秒。比如他們?nèi)ト珖鞯厝悠罚?jīng)常第一天晚上從北京坐火車出發(fā)，第二天白天到達(dá)后頂著烈日取樣品，晚上再坐車回京，第三天早晨回京后就直奔辦公室繼續(xù)工作。邱麗娟回憶說：“在構(gòu)建大豆核心種質(zhì)期間，夕發(fā)朝至是當(dāng)時(shí)的工作常態(tài)。這樣既可以省住宿費(fèi)，又節(jié)省了時(shí)間，何樂而不為？”
當(dāng)時(shí)，如何用分子方法構(gòu)建核心種質(zhì)，沒有可參考的方法，邱麗娟指導(dǎo)學(xué)生探索用不同方法對(duì)SSR標(biāo)記進(jìn)行篩選，提出了核心引物的概念，并首次將資源結(jié)構(gòu)分析應(yīng)用于資源分類，后來均被水稻、小麥等作物所參考和利用。由于用SSR標(biāo)記鑒定資源的份數(shù)比較多，當(dāng)時(shí)又沒有簡(jiǎn)便快捷的方法，她每天都帶領(lǐng)研究生分析數(shù)據(jù)、協(xié)調(diào)進(jìn)度，既有檢測(cè)、又有質(zhì)量把關(guān)。通過不懈努力，邱麗娟首次提出大豆核心種質(zhì)構(gòu)建的最佳取樣策略，率先從庫存種質(zhì)資源中創(chuàng)建代表性強(qiáng)、遺傳多樣性豐富的核心種質(zhì)和應(yīng)用核心種質(zhì)，不但使我國國家種質(zhì)資源庫中的大豆種質(zhì)資源得到了系統(tǒng)的收集、儲(chǔ)存、分類和部分特性鑒定，而且為美國、日本和巴西的大豆核心種質(zhì)構(gòu)建，以及國內(nèi)外油菜、花生、綠豆等14種農(nóng)作物的核心種質(zhì)研究提供了借鑒。
更重要的是，因?yàn)楹诵姆N質(zhì)具有規(guī)模小，代表性強(qiáng)，遺傳多樣性豐富的特點(diǎn)，促進(jìn)了資源高效精準(zhǔn)鑒定，從中挖掘抗病、高油等優(yōu)異種質(zhì)149份，顯著提高了優(yōu)異資源評(píng)價(jià)和挖掘效率，為解決疫霉根腐病、灰斑病、鹽堿等危害，提升含油量等提供了豐富的育種親本資源。
構(gòu)建植物領(lǐng)域第一個(gè)泛基因組
為解決高效發(fā)掘優(yōu)異基因難的問題，邱麗娟帶領(lǐng)項(xiàng)目組協(xié)作攻關(guān)，從核心種質(zhì)中選擇代表性資源，進(jìn)行了從頭測(cè)序。她指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)從不同角度對(duì)組裝的序列進(jìn)行檢測(cè)，通過協(xié)作，構(gòu)建了植物領(lǐng)域第一個(gè)泛基因組，全面揭示大豆基因組遺傳變異特征，為基因發(fā)掘和分子育種提供了信息和工具。
邱麗娟和她的團(tuán)隊(duì)利用優(yōu)異資源和核心種質(zhì)，挖掘抗病、耐鹽、高油等重要性狀QTL/基因占國內(nèi)外已發(fā)表相關(guān)性狀QTL的65.1%。包括72個(gè)貢獻(xiàn)率大于15%的主效基因。在國際上新命名了抗疫霉根腐病新基因Rps10，通過國際合作首次發(fā)掘產(chǎn)量相關(guān)基因GmTfl1（國際合作）耐鹽關(guān)鍵基因Gm？SALT3，為優(yōu)異基因型選擇提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。
在耐鹽基因發(fā)掘過程中，邱麗娟打破常規(guī)，將耐鹽性當(dāng)作質(zhì)量性狀進(jìn)行鑒定，并拓展了集團(tuán)分離分析方法，指導(dǎo)學(xué)生不僅構(gòu)建了兩個(gè)后代池，還構(gòu)建了兩個(gè)品種池，由于方法創(chuàng)新，僅篩選了100多個(gè)RAPD標(biāo)記就鑒定出緊密連鎖的標(biāo)記，為耐鹽基因GmSALT3克隆奠定了基礎(chǔ)。她帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)根據(jù)定位和克隆QTL開發(fā)實(shí)用分子標(biāo)記，通過雜交聚合，構(gòu)建變異廣泛的大分離群體，創(chuàng)制聚合至少3個(gè)QTL的新種質(zhì)8份。包括耐疫霉根腐病的CH19、多抗的中品03-5373等。利用新種質(zhì)培育出抗灰斑病、蛋白質(zhì)油分高達(dá)64.9%的蒙豆36等優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)品種，實(shí)現(xiàn)了抗性、品質(zhì)和產(chǎn)量的協(xié)同提高。
49個(gè)品種累計(jì)推廣面積超億畝
邱麗娟和她的團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建的大豆種質(zhì)資源表型和基因型等信息高效共享平臺(tái)，為國內(nèi)140個(gè)（次）單位提供核心種質(zhì)和優(yōu)異資源4萬余份次，為克山1號(hào)、冀黃13等103個(gè)新品種提供了優(yōu)異血緣，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅49個(gè)品種的累計(jì)推廣面積已達(dá)到1.26億畝，顯示了巨大的應(yīng)用潛力。
在邱麗娟的帶領(lǐng)下，項(xiàng)目組通過聯(lián)合攻關(guān)和協(xié)同創(chuàng)新，育成優(yōu)質(zhì)抗病新品種17個(gè)。其中國審品種6個(gè)，區(qū)域試驗(yàn)對(duì)照品種7個(gè)，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部推介生產(chǎn)主導(dǎo)品種6個(gè)。17個(gè)品種平均含油量21.55%，超過國家高油品種標(biāo)準(zhǔn)21.50%，其中12個(gè)高油品種平均含油量為22.35%，最高達(dá)23.57%，比普通品種高3-4個(gè)百分點(diǎn)，抗一種或幾種逆境，解決了優(yōu)質(zhì)和抗逆協(xié)調(diào)改良的難題，2006-2017年累計(jì)推廣1.25億畝，新增社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益97.82億元，在提高生產(chǎn)水平和實(shí)現(xiàn)農(nóng)民增收中發(fā)揮了重要作用。
項(xiàng)目外利用共享資源育成新品種103個(gè)，如利用中品661品種項(xiàng)目外培育冀黃13等19個(gè)新品種。項(xiàng)目外單位利用核心種質(zhì)創(chuàng)制了不育系基礎(chǔ)輪回群體，已納入到國家大豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系和“十三五”重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃研究?jī)?nèi)容，被推介給全國三大主產(chǎn)區(qū)用于構(gòu)建基因庫，拓寬品種遺傳基礎(chǔ)，加速突破性新品種培育。大豆核心種質(zhì)和優(yōu)異資源的應(yīng)用潛力被進(jìn)一步擴(kuò)大，為推動(dòng)我國大豆應(yīng)用基礎(chǔ)研究步入國際行列作出了重要貢獻(xiàn)。
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