2022-05-09 16:18:53
圖為高德榮（左）和助手查看“揚麥33”田地。
江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所供圖
在江蘇省高郵市現(xiàn)代高效農(nóng)業(yè)示范區(qū)，小麥長勢喜人，綠油油的麥苗生機(jī)盎然。
“這是我們科研團(tuán)隊16年持續(xù)攻關(guān)，在國內(nèi)首次成功選育的抗赤霉病、高抗白粉病‘雙抗’優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)新品種‘揚麥33’，它綜合性狀優(yōu)良，豐產(chǎn)性好。”江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所（以下簡稱里下河農(nóng)科所）小麥研究室主任高德榮說。
利用分子育種技術(shù)改良，啃下這塊“硬骨頭”
小麥赤霉病是由禾谷鐮刀菌引起的世界性病害，也被稱為小麥“癌癥”，不僅會導(dǎo)致小麥大幅減產(chǎn)，還會產(chǎn)生赤霉毒素，嚴(yán)重危害人畜健康。數(shù)據(jù)顯示，近10年我國小麥赤霉病5次大暴發(fā)，重發(fā)田塊減產(chǎn)50%，甚至絕收，已成為糧食安全的一大威脅。
“在我國小麥種植區(qū)，普遍采用化學(xué)方法來抑制赤霉病的重發(fā)。有時施3到4次農(nóng)藥，仍達(dá)不到預(yù)期效果。”高德榮說。此外，農(nóng)藥的使用和殘留，也會增加成本、影響生態(tài)環(huán)境。
突破關(guān)鍵技術(shù)，選育高抗小麥新品種，是從根本上解決問題的有效辦法。上世紀(jì)90年代，中國工程院院士、里下河農(nóng)科所研究員程順和帶領(lǐng)團(tuán)隊，育成了一批中抗赤霉病的大面積豐產(chǎn)小麥品種。其中“揚麥158”是當(dāng)時國內(nèi)外抗性等級最好的主推品種，有效緩解了赤霉病的發(fā)生。
然而，隨著氣候變化、小麥播期推遲等因素影響，赤霉病日益頻發(fā)，中抗赤霉病品種已不能滿足生產(chǎn)需求，急需選育出高抗病小麥新品種。于是，高德榮帶領(lǐng)團(tuán)隊下決心啃下這塊“硬骨頭”。
傳統(tǒng)育種模式主要依靠經(jīng)驗，能否在此基礎(chǔ)上利用分子育種等現(xiàn)代生物技術(shù)手段，針對特定目標(biāo)和性狀改良，解決傳統(tǒng)育種解決不了的問題？沿著這個思路，團(tuán)隊展開了艱苦的攻關(guān)。
科研人員在研究了當(dāng)?shù)匦←溒贩N（系）和各類種質(zhì)資源的赤霉病抗病基因組成后發(fā)現(xiàn)，“揚麥”品種對赤霉病表現(xiàn)出較好的抗性，但多數(shù)并不攜帶普通小麥的抗性基因Fhb1，具有獨自的抗性遺傳體系。
“我們提出通過品種間雜交把Fhb1基因?qū)?lsquo;揚麥’遺傳背景，聚合現(xiàn)有品種中的抗病基因，協(xié)同提高抗病性和豐產(chǎn)性的育種策略。通過多組合、大群體選擇，終于育成抗赤霉病品種‘揚麥33’。”高德榮說。
小麥新品種不僅“身體”好，產(chǎn)量也很高
種子是農(nóng)業(yè)的“芯片”。攻克小麥“癌癥”，就要在“芯片”里植入“抗病程序”。
高德榮說：“‘揚麥33’利用分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)，實現(xiàn)了抗赤霉病主效基因與來源于‘揚麥’本身的抗赤霉病位點相結(jié)合，從而完成‘抗病程序’的植入。”
那么，有了“抗病程序”的“揚麥33”，抗赤霉病能力到底有多強(qiáng)？
2021年，在高郵市開展的大面積示范種植結(jié)果顯示：“揚麥33”未防治赤霉病的病穗率1.99%，平均嚴(yán)重度0.82，病情指數(shù)0.52；中抗對照品種“揚麥20”未防治赤霉病的病穗率13.18%，平均嚴(yán)重度1.91，病情指數(shù)8.7。高德榮說：“今年的大田生產(chǎn)表明，‘揚麥33’即使不采取防治措施，其發(fā)病程度也輕于中抗品種防治2次的發(fā)病程度。”
“揚麥33”不僅“身體”好，產(chǎn)量也很高。此前，很多抗赤霉病的品種雖然抗性能達(dá)到要求，但是農(nóng)藝性狀不理想，不利于育種利用，更無法在生產(chǎn)上推廣。例如，麥苗過高易倒伏，生育期過晚導(dǎo)致遲收等。
“我們歷時10多年，反復(fù)開展田間實驗，終于使‘揚麥33’在保證優(yōu)良農(nóng)藝性狀的前提下，實現(xiàn)了赤霉病抗性與產(chǎn)量協(xié)同提高。”高德榮說，“此外，‘揚麥33’還具有較高的營養(yǎng)價值，硒含量高于其他小麥品種，穩(wěn)定性也很好。”
小麥育種由“經(jīng)驗育種”向“精準(zhǔn)育種”轉(zhuǎn)變
2021年5月23日，在高郵市甘垛鎮(zhèn)帶程村，江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院組織專家組對“揚麥33”示范田進(jìn)行評鑒后認(rèn)定：“揚麥33”赤霉病抗性突出，同時兼抗白粉病等，綜合性狀優(yōu)良，實現(xiàn)了抗赤霉病與高產(chǎn)協(xié)同遺傳改良的重大突破。專家組一致認(rèn)為，“揚麥33”有望成為我國新一代主導(dǎo)品種。
“該品種的育成為抗赤霉病改良作出了貢獻(xiàn)，鞏固了我國抗赤霉病育種在國際上的領(lǐng)先地位。”中國工程院院士張洪程認(rèn)為。
中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院副院長倪中福表示，“揚麥33”利用分子育種技術(shù)手段加強(qiáng)各類抗性基因聚合，大幅度提高育種效率和性狀改良精準(zhǔn)性，使小麥育種由“經(jīng)驗育種”向“精準(zhǔn)育種”轉(zhuǎn)變。
高德榮告訴記者，目前，“揚麥33”正在江蘇、安徽、湖北和浙江等地示范種植。“今年秋播將在長江中下游赤霉病重發(fā)地區(qū)推廣，力爭實現(xiàn)‘減藥’的目標(biāo)。”
品種改良一直在進(jìn)行。10多年來，除了“揚麥33”，育種團(tuán)隊堅持以解決生產(chǎn)重大問題為出發(fā)點，還培育了早熟高產(chǎn)品種“揚麥23”、耐遲播高產(chǎn)品種“揚麥25”、優(yōu)質(zhì)弱筋品種“揚麥24”、強(qiáng)筋品種“揚麥29”等，不少已成為長江中下游麥區(qū)主導(dǎo)品種。
在專心投入育種的同時，高德榮也一直在思考。在他看來，當(dāng)前我國糧食生產(chǎn)向現(xiàn)代化邁進(jìn)過程中，一家一戶小生產(chǎn)對農(nóng)藥、化肥等投入成本意識不強(qiáng)，更關(guān)注產(chǎn)量。但規(guī)模種植的家庭農(nóng)場不僅關(guān)心產(chǎn)量，更關(guān)注成本投入，關(guān)注生產(chǎn)風(fēng)險，他們會要求品種抗病抗逆性強(qiáng)、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)和節(jié)本高效，更有利于良種普及。
“我們將持續(xù)提高小麥抗病抗逆性，提高產(chǎn)量、改良品質(zhì)，提高種麥的效益，為保障國家糧食安全作出貢獻(xiàn)。”高德榮說。
來源：人民日報
編輯：牛姣
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