2021-06-02 14:21:59
中國農(nóng)科院小麥大麥優(yōu)異種質(zhì)資源發(fā)掘與創(chuàng)新利用團(tuán)隊(duì)首席研究員李立會(huì)介紹小麥-冰草創(chuàng)新種質(zhì)。
正值孟夏，田野一片豐收在望的景象。在位于河南新鄉(xiāng)的中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所試驗(yàn)基地上，各具特色的小麥長勢(shì)正旺。
近日，小麥“藏糧于技”重大科研任務(wù)現(xiàn)場(chǎng)考察暨小麥-冰草創(chuàng)新種質(zhì)田間展示會(huì)在河南新鄉(xiāng)舉辦，現(xiàn)場(chǎng)展示了小麥-冰草、小麥抗赤霉病分子育種材料、小麥基因組與基因資源材料等創(chuàng)新育種與分子育種材料等，吸引來自黃淮、西北等小麥主產(chǎn)區(qū)育種單位、種子企業(yè)代表等紛紛駐足觀摩，鑒評(píng)交流。
在隨后召開的座談會(huì)上，中國農(nóng)科院多位業(yè)內(nèi)院士專家、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部科教司相關(guān)處室負(fù)責(zé)人、中國種子協(xié)會(huì)相關(guān)負(fù)責(zé)人等就種質(zhì)資源發(fā)掘利用、種質(zhì)創(chuàng)新、育種應(yīng)用進(jìn)展及下一步工作方向開展交流研討。
核心育種材料匱乏制約小麥增產(chǎn)潛力 急需加強(qiáng)種質(zhì)資源利用廣度
“遺傳基礎(chǔ)狹窄和多樣性親本資源的缺乏，成為限制小麥育種取得突破的瓶頸。”中國農(nóng)科院小麥大麥優(yōu)異種質(zhì)資源發(fā)掘與創(chuàng)新利用團(tuán)隊(duì)首席研究員李立會(huì)表示，當(dāng)前小麥育種中，面臨著單產(chǎn)難以取得實(shí)質(zhì)性突破、抵御病蟲害及逆境能力下降等問題，迫切需要通過遠(yuǎn)緣雜交引入栽培小麥缺乏的關(guān)鍵優(yōu)異基因，創(chuàng)制一批自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心育種材料。
“培育高產(chǎn)、抗病、抗逆小麥新種質(zhì)是實(shí)現(xiàn)綠色增產(chǎn)技術(shù)最有效和經(jīng)濟(jì)的途徑，可以減少農(nóng)藥施用量，提高全生育期抵御各種自然災(zāi)害能力，保障和穩(wěn)定小麥的安全生產(chǎn)。”李立會(huì)指出，我國依賴現(xiàn)有推廣品種間雜交提高小麥產(chǎn)量的潛力已經(jīng)進(jìn)入平臺(tái)期，進(jìn)一步提高小麥的產(chǎn)量，需要從更加廣泛的種質(zhì)資源中挖掘未被利用的優(yōu)異基因取得突破。
要想在育種上取得突破，首先要在育種材料上下功夫。“打贏種業(yè)翻身仗，我們的種業(yè)必須要有突破性的種質(zhì)資源，必須有具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成果。只有這樣，才能解決種源難題。”中國科學(xué)院院士、中國農(nóng)科院作物科學(xué)研究所所長錢前說。
突破小麥-冰草雜交國際難題 創(chuàng)制高產(chǎn)多抗新品系增產(chǎn)可超10％
“冰草屬植物是小麥的近緣野生種，具有多小穗、多小花的大穗特性、以及極強(qiáng)的抗寒、抗旱性，和對(duì)多種小麥病害表現(xiàn)出高度免疫性，被認(rèn)為是小麥改良的最佳外源供體之一。”李立會(huì)介紹。
但一直以來，小麥與冰草屬屬間雜交始終是個(gè)國際難題。20世紀(jì)30年代至80年代，美國、加拿大等許多國外學(xué)者進(jìn)行了不懈努力，但一直未能成功。
為解決這一育種界的“老大難”，中國農(nóng)科院小麥種質(zhì)資源創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)聚力攻關(guān)，歷時(shí)30余年，通過幼胚拯救雜交技術(shù)，幼穗體細(xì)胞培養(yǎng)壯苗、擴(kuò)繁技術(shù)，遠(yuǎn)緣雜交小麥?zhǔn)荏w親本Fukuho單一回交技術(shù)等一系列育種技術(shù)的創(chuàng)新，最終實(shí)現(xiàn)了小麥-冰草遠(yuǎn)緣雜交技術(shù)的實(shí)質(zhì)性突破。
騏驥千里，非一日之功。李立會(huì)介紹，冰草只生長于沙地和戈壁灘，抗逆性極強(qiáng)，穗粒數(shù)很高，是改良小麥的極佳材料。“但當(dāng)時(shí)搞小麥的都知道，冰草和小麥?zhǔn)遣豢赡茈s交成功的，這個(gè)在國際上已經(jīng)判了‘死刑’。”
冰草每年5月份才開花，可這時(shí)候大部分小麥已經(jīng)快成熟了，這大大增加了雜交授粉的難度。為此，團(tuán)隊(duì)選擇春播小麥作為母本，以盡量解決父母本花期不遇的問題。“為準(zhǔn)時(shí)給小麥、冰草雜交授粉，團(tuán)隊(duì)育種人員只能輪流吃飯，做起來相當(dāng)不容易。”回憶起工作的艱辛，李立會(huì)說道。
“最終，我們以冰草屬物種為供體，長期開展利用冰草野生種優(yōu)異基因改良小麥的研究，突破了小麥與冰草屬間的遠(yuǎn)緣雜交障礙，攻克了利用冰草屬P基因組改良小麥的國際難題。”李立會(huì)說。
打破小麥-冰草雜交難題后，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)制出小麥-冰草新品系，不但對(duì)白粉、條銹、葉銹菌等病害具有光譜抗性，還具有多花多實(shí)的高產(chǎn)特性，同時(shí)將畝穗數(shù)和千粒重產(chǎn)量因子協(xié)調(diào)提高，增產(chǎn)可超過10％，為我國小麥高產(chǎn)育種提供了突破性資源，填補(bǔ)小麥穗粒數(shù)缺乏主效基因/QTL的空白。同時(shí)，創(chuàng)新種質(zhì)的小麥面粉吸水率高，基本符合國家中筋標(biāo)準(zhǔn)，加工品質(zhì)突出，在推動(dòng)我國優(yōu)質(zhì)麥產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面，也具有廣闊應(yīng)用前景。
為小麥育種提供突破性資源 已被全國100余個(gè)育種單位廣泛利用
同時(shí)，小麥-冰草新種質(zhì)的共享利用，也為全國各地高產(chǎn)小麥新品種的選育起到了積極推動(dòng)作用。
“小麥-冰草新品系抽穗早，倒春寒下結(jié)實(shí)很好，看到這些優(yōu)勢(shì)，我們馬上與四川小麥做雜交，育成品種已通過省審，是當(dāng)年省審品種中穗粒數(shù)最高的。”四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院副院長楊武云表示，通過育種新材料的利用，育成品種去年已通過國審，現(xiàn)在川北地區(qū)推廣面積很大，面粉白度好，是綜合抗性突出的優(yōu)質(zhì)弱筋小麥品種。
目前，小麥-冰草衍生系創(chuàng)新種質(zhì)正在為全國100余個(gè)育種單位廣泛利用，已培育新品種12個(gè)、后備新品種39個(gè)。其中，甘肅、陜西兩省審定的小麥新品種普冰151，已成為甘肅、陜西條銹病等病害流行和旱地麥區(qū)的主栽品種，實(shí)現(xiàn)了多抗育種新突破。培育出國審新品種川麥93，穗粒數(shù)達(dá)54.2粒，比對(duì)照“綿麥367”多6.3粒/穗，增產(chǎn)16.72％，顯著高于3％的國家審定標(biāo)準(zhǔn)，被四川省科技廳認(rèn)定為十三五小麥科技攻關(guān)突破性進(jìn)展，創(chuàng)新種質(zhì)實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)育種新突破。
為扎實(shí)推動(dòng)“藏糧于技”戰(zhàn)略實(shí)施，通過育種技術(shù)攻關(guān)和科技創(chuàng)新，加大優(yōu)異種質(zhì)創(chuàng)新利用，小麥-冰草等創(chuàng)新種質(zhì)實(shí)現(xiàn)了從技術(shù)研發(fā)、材料創(chuàng)新到新品種培育的全面突破，切實(shí)把科技成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力，強(qiáng)化了我國小麥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心競(jìng)爭(zhēng)力，為保障我國糧食安全提供科技支撐。
“利用遠(yuǎn)緣雜交技術(shù)創(chuàng)制出多穗粒數(shù)、綠色抗病小麥新種質(zhì)，為突破我國小麥的產(chǎn)量勢(shì)瓶頸提供了突破性資源。”座談會(huì)上，中國工程院院士、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院黨組副書記吳孔明表示，未來，要加快創(chuàng)制一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心材料，為實(shí)施落實(shí)好‘藏糧于技’重大科研任務(wù)、為打贏種業(yè)翻身仗提供科技支撐。
“下一步，希望將更多科技成果尤其是原創(chuàng)性成果應(yīng)用到我國小麥育種和生產(chǎn)中，通過科企合作、聯(lián)合開發(fā)，促進(jìn)成果落地生根，促進(jìn)農(nóng)民增產(chǎn)豐收。”錢前說。
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