2021-06-02 14:21:59
中國農科院小麥大麥優(yōu)異種質資源發(fā)掘與創(chuàng)新利用團隊首席研究員李立會介紹小麥-冰草創(chuàng)新種質。
正值孟夏，田野一片豐收在望的景象。在位于河南新鄉(xiāng)的中國農業(yè)科學院作物科學研究所試驗基地上，各具特色的小麥長勢正旺。
近日，小麥“藏糧于技”重大科研任務現(xiàn)場考察暨小麥-冰草創(chuàng)新種質田間展示會在河南新鄉(xiāng)舉辦，現(xiàn)場展示了小麥-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、西北等小麥主產區(qū)育種單位、種子企業(yè)代表等紛紛駐足觀摩，鑒評交流。
在隨后召開的座談會上，中國農科院多位業(yè)內院士專家、農業(yè)農村部科教司相關處室負責人、中國種子協(xié)會相關負責人等就種質資源發(fā)掘利用、種質創(chuàng)新、育種應用進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潛力 急需加強種質資源利用廣度
“遺傳基礎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。”中國農科院小麥大麥優(yōu)異種質資源發(fā)掘與創(chuàng)新利用團隊首席研究員李立會表示，當前小麥育種中，面臨著單產難以取得實質性突破、抵御病蟲害及逆境能力下降等問題，迫切需要通過遠緣雜交引入栽培小麥缺乏的關鍵優(yōu)異基因，創(chuàng)制一批自主知識產權的核心育種材料。
“培育高產、抗病、抗逆小麥新種質是實現(xiàn)綠色增產技術最有效和經濟的途徑，可以減少農藥施用量，提高全生育期抵御各種自然災害能力，保障和穩(wěn)定小麥的安全生產。”李立會指出，我國依賴現(xiàn)有推廣品種間雜交提高小麥產量的潛力已經進入平臺期，進一步提高小麥的產量，需要從更加廣泛的種質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資源，必須有具有我國自主知識產權的成果。只有這樣，才能解決種源難題。”中國科學院院士、中國農科院作物科學研究所所長錢前說。
突破小麥-冰草雜交國際難題 創(chuàng)制高產多抗新品系增產可超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、以及極強的抗寒、抗旱性，和對多種小麥病害表現(xiàn)出高度免疫性，被認為是小麥改良的最佳外源供體之一。”李立會介紹。
但一直以來，小麥與冰草屬屬間雜交始終是個國際難題。20世紀30年代至80年代，美國、加拿大等許多國外學者進行了不懈努力，但一直未能成功。
為解決這一育種界的“老大難”，中國農科院小麥種質資源創(chuàng)新團隊聚力攻關，歷時30余年，通過幼胚拯救雜交技術，幼穗體細胞培養(yǎng)壯苗、擴繁技術，遠緣雜交小麥受體親本Fukuho單一回交技術等一系列育種技術的創(chuàng)新，最終實現(xiàn)了小麥-冰草遠緣雜交技術的實質性突破。
騏驥千里，非一日之功。李立會介紹，冰草只生長于沙地和戈壁灘，抗逆性極強，穗粒數很高，是改良小麥的極佳材料。“但當時搞小麥的都知道，冰草和小麥是不可能雜交成功的，這個在國際上已經判了‘死刑’。”
冰草每年5月份才開花，可這時候大部分小麥已經快成熟了，這大大增加了雜交授粉的難度。為此，團隊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。“為準時給小麥、冰草雜交授粉，團隊育種人員只能輪流吃飯，做起來相當不容易。”回憶起工作的艱辛，李立會說道。
“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。”李立會說。
打破小麥-冰草雜交難題后，團隊創(chuàng)制出小麥-冰草新品系，不但對白粉、條銹、葉銹菌等病害具有光譜抗性，還具有多花多實的高產特性，同時將畝穗數和千粒重產量因子協(xié)調提高，增產可超過10％，為我國小麥高產育種提供了突破性資源，填補小麥穗粒數缺乏主效基因/QTL的空白。同時，創(chuàng)新種質的小麥面粉吸水率高，基本符合國家中筋標準，加工品質突出，在推動我國優(yōu)質麥產業(yè)發(fā)展方面，也具有廣闊應用前景。
為小麥育種提供突破性資源 已被全國100余個育種單位廣泛利用
同時，小麥-冰草新種質的共享利用，也為全國各地高產小麥新品種的選育起到了積極推動作用。
“小麥-冰草新品系抽穗早，倒春寒下結實很好，看到這些優(yōu)勢，我們馬上與四川小麥做雜交，育成品種已通過省審，是當年省審品種中穗粒數最高的。”四川省農業(yè)科學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)質弱筋小麥品種。
目前，小麥-冰草衍生系創(chuàng)新種質正在為全國100余個育種單位廣泛利用，已培育新品種12個、后備新品種39個。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，實現(xiàn)了多抗育種新突破。培育出國審新品種川麥93，穗粒數達54.2粒，比對照“綿麥367”多6.3粒/穗，增產16.72％，顯著高于3％的國家審定標準，被四川省科技廳認定為十三五小麥科技攻關突破性進展，創(chuàng)新種質實現(xiàn)了高產育種新突破。
為扎實推動“藏糧于技”戰(zhàn)略實施，通過育種技術攻關和科技創(chuàng)新，加大優(yōu)異種質創(chuàng)新利用，小麥-冰草等創(chuàng)新種質實現(xiàn)了從技術研發(fā)、材料創(chuàng)新到新品種培育的全面突破，切實把科技成果轉化為現(xiàn)實生產力，強化了我國小麥產業(yè)發(fā)展的核心競爭力，為保障我國糧食安全提供科技支撐。
“利用遠緣雜交技術創(chuàng)制出多穗粒數、綠色抗病小麥新種質，為突破我國小麥的產量勢瓶頸提供了突破性資源。”座談會上，中國工程院院士、中國農業(yè)科學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產權的核心材料，為實施落實好‘藏糧于技’重大科研任務、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)性成果應用到我國小麥育種和生產中，通過科企合作、聯(lián)合開發(fā)，促進成果落地生根，促進農民增產豐收。”錢前說。
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