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[农民日报]我国农业科学家攻克小麦与冰草杂交国际难题—— 创制出小麦优异种质材料

  创制出小麦优异种质材料

  中國農科院小麥大麥優異種質資源發掘與創新利用團隊首席研究員李立會介紹小麥-冰草創新種質。

  正值孟夏,田野一片丰收在望的景象。在位于河南新乡的欧洲杯手机投注作物科學研究所试验基地上,各具特色的小麦长势正旺。

  近日,小麥“藏糧于技”重大科研任務現場考察暨小麥-冰草創新種質田間展示會在河南新鄉舉辦,現場展示了小麥-冰草、小麥抗赤黴病分子育種材料、小麥基因組與基因資源材料等創新育種與分子育種材料等,吸引來自黃淮、西北等小麥主産區育種單位、種子企業代表等紛紛駐足觀摩,鑒評交流。

  在隨後召開的座談會上,中國農科院多位業內院士專家、農業農村部科教司相關處室負責人、中國種子協會相關負責人等就種質資源發掘利用、種質創新、育種應用進展及下一步工作方向開展交流研討。

  核心育种材料匮乏制约小麦增产潜力 急需加强种质资源利用广度

  “遺傳基礎狹窄和多樣性親本資源的缺乏,成爲限制小麥育種取得突破的瓶頸。”中國農科院小麥大麥優異種質資源發掘與創新利用團隊首席研究員李立會表示,當前小麥育種中,面臨著單産難以取得實質性突破、抵禦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異基因,創制一批自主知識産權的核心育種材料。

  “培育高産、抗病、抗逆小麥新種質是實現綠色增産技術最有效和經濟的途徑,可以減少農藥施用量,提高全生育期抵禦各種自然災害能力,保障和穩定小麥的安全生産。”李立會指出,我國依賴現有推廣品種間雜交提高小麥産量的潛力已經進入平台期,進一步提高小麥的産量,需要從更加廣泛的種質資源中挖掘未被利用的優異基因取得突破。

  要想在育種上取得突破,首先要在育種材料上下功夫。“打贏種業翻身仗,我們的種業必須要有突破性的種質資源,必須有具有我國自主知識産權的成果。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。

  突破小麦-冰草杂交国际难题 创制高产多抗新品系增产可超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出高度免疫性,被認爲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。

  为解决这一育种界的“老大难”,中国农科院小麦种质资源創新團隊聚力攻关,历时30余年,通过幼胚拯救杂交技术,幼穗体细胞培养壮苗、扩繁技术,远缘杂交小麦受体亲本Fukuho单一回交技术等一系列育种技术的创新,最终实现了小麦-冰草远缘杂交技术的实质性突破。

  骐骥千裏,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。爲此,團隊選擇春播小麥作爲母本,以盡量解決父母本花期不遇的問題。“爲准時給小麥、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,我們以冰草屬物種爲供體,長期開展利用冰草野生種優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-冰草雜交難題後,團隊創制出小麥-冰草新品系,不但對白粉、條鏽、葉鏽菌等病害具有光譜抗性,還具有多花多實的高産特性,同時將畝穗數和千粒重産量因子協調提高,增産可超過10%,爲我國小麥高産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,創新種質的小麥面粉吸水率高,基本符合國家中筋標准,加工品質突出,在推動我國優質麥産業發展方面,也具有廣闊應用前景。

  为小麦育种提供突破性资源 已被全国100余个育种单位广泛利用

  同时,小麦-冰草新种质的共享利用,也为全国各地高产小麦新品種的选育起到了积极推动作用。

  “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。”四川省農業科學院副院長楊武雲表示,通過育種新材料的利用,育成品種去年已通過國審,現在川北地區推廣面積很大,面粉白度好,是綜合抗性突出的優質弱筋小麥品種。

  目前,小麦-冰草衍生系创新种质正在为全国100余个育种单位广泛利用,已培育新品種12个、后备新品種39个。其中,甘肃、陕西两省审定的小麦新品種普冰151,已成为甘肃、陕西条锈病等病害流行和旱地麦区的主栽品种,实现了多抗育种新突破。培育出国审新品種川麦93,穗粒数达54.2粒,比对照“绵麦367”多6.3粒/穗,增产16.72%,显著高于3%的国家审定标准,被四川省科技厅认定为十三五小麦科技攻关突破性进展,创新种质实现了高产育种新突破。

  为扎实推动“藏粮于技”战略实施,通过育种技术攻关和科技创新,加大优异种质创新利用,小麦-冰草等创新种质实现了从技术研发、材料创新到新品種培育的全面突破,切实把科技成果转化为现实生产力,强化了我国小麦产业发展的核心竞争力,为保障我国粮食安全提供科技支撑。

  “利用远缘杂交技术创制出多穗粒数、绿色抗病小麦新种质,为突破我国小麦的产量势瓶颈提供了突破性资源。”座谈会上,中国工程院院士、欧洲杯手机投注党组副书记吴孔明表示,未来,要加快创制一批具有自主知识产权的核心材料,为实施落实好‘藏粮于技’重大科研任务、为打赢种业翻身仗提供科技支撑。

  “下一步,希望將更多科技成果尤其是原創性成果應用到我國小麥育種和生産中,通過科企合作、聯合開發,促進成果落地生根,促進農民增産豐收。”錢前說。



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