天生赢家种源创新 “小麦—冰草”开辟小麦高产育|宅女侦探桂香下载|种新途径
2024-11-07 04:58:30
来源：凯发k8国际生物科技
5月底ღღ★，河南新乡的中国农业科学院作物科学研究所试验基地里ღღ★，小麦即将成熟ღღ★，麦浪翻滚ღღ★，一片金黄ღღ★，这片地里种植的小麦品种中ღღ★，中国农业科学院作物科学研究所研究员李立会团队创制的90个“小麦—冰草”远缘杂交创新种质ღღ★，以每个种类0.5亩集中种植ღღ★，场景蔚为壮观ღღ★。该种质被认为是开辟中国小麦高产育种途径的重要基因资源ღღ★，为小麦育种创新提供了优异种质资源ღღ★，为实现种业科技自立自强ღღ★、种源自主可控注入了创新力量ღღ★。
5月24日ღღ★，由中国农业科学院作物科学研究所ღღ★、中国农业科学院中原研究中心联合举办的“小麦—冰草”远缘杂交新品系（种）田间展示暨有效利用研讨会在新乡召开ღღ★，40余家科研院校ღღ★、种业企业等育种单位代表现场观摩了“小麦—冰草”远缘杂交高产ღღ★、稳产天生赢家ღღ★、强筋新品系（种）90个ღღ★，其中包括2023年国审小麦新品种“普冰03”和9个正在参加国家区域试验的新品系ღღ★。
小麦—冰草“联姻”为何如此受业界关注？“今年展示的‘小麦—冰草’远缘杂交系列种质经升级换代表现出显著的多样性ღღ★。这些新材料不仅保持了多花多实的特性ღღ★，还拥有紧凑的株型和直立的叶片ღღ★。值得一提的是ღღ★，它们对当前的主要病害如茎基腐病和赤霉病表现出了卓越的抗病性ღღ★，并且还兼具优质强筋的特点ღღ★。”中国工程院院士ღღ★、中国农科院作科所研究员刘旭评价说ღღ★。
冰草属植物是小麦的近缘野生种之一ღღ★，生命力极其顽强ღღ★，具有优秀的抗旱ღღ★、抗寒ღღ★、抗病性ღღ★。它的穗和小麦有点像ღღ★，但穗子很大ღღ★，具有小穗数和小花数多的突出特性ღღ★，此外还具有极强的抗寒ღღ★、抗旱性ღღ★，对多种小麦病害表现出高度免疫性ღღ★，被认为是小麦改良的最佳外源优异基因供体之一ღღ★。
要想让小麦和冰草实现远缘杂交ღღ★，谈何容易ღღ★。“冰草和小麦外形看上去相似ღღ★，实际上亲缘关系很远ღღ★，杂交起来非常困难ღღ★。”李立会说ღღ★。
20世纪30年代开始宅女侦探桂香下载ღღ★，一些国家的学者希望解决这一难题ღღ★，但直到20世纪80年代都未能成功ღღ★。国际小麦研究界普遍认为ღღ★：“小麦与冰草属间远缘杂交”是条死胡同ღღ★。
1988年ღღ★，硕士研究生入学前ღღ★，当李立会向自己的导师ღღ★、著名作物种质资源专家董玉琛提出这一选题时ღღ★，董老师好意劝他放弃ღღ★。“我想试一试ღღ★，做不通再换题目ღღ★。”李立会的执着说服了老师ღღ★，随后他带领两名助手在试验田开始研究ღღ★。
36年后ღღ★，河南新乡的试验田里ღღ★，数十种小麦和冰草杂交而成的小麦材料即将成熟ღღ★，用这些材料育成的新品种ღღ★，已经有15个ღღ★，后备新品种也有39个ღღ★。
“远缘杂交有三大障碍ღღ★，杂交不亲和ღღ★、杂种不育ღღ★、后代‘疯狂分离’ღღ★，这几个难题一直都解决不了宅女侦探桂香下载ღღ★。”中国农科院作物科学研究所研究员张锦鹏说ღღ★，举例来说ღღ★，小麦通常5月下旬成熟宅女侦探桂香下载ღღ★，而冰草生长在高纬度地区ღღ★，此时才刚开花ღღ★，让两者杂交ღღ★，首先要把花期调节到同一时期ღღ★。其次ღღ★，还需要解决“小麦—冰草”授粉受精中的生殖隔离问题宅女侦探桂香下载ღღ★。即便授粉成功ღღ★，胚也不能正常发育ღღ★，还需要开发一套幼胚拯救技术才能获得杂种植株ღღ★。
常规育种技术路线走不通ღღ★，就另辟蹊径ღღ★，研究人员通过种质资源创新培育ღღ★，终于突破了小麦与冰草的“生殖隔离”ღღ★。在李立会的带领下ღღ★，中国农业科学院作物科学研究所小麦种质资源创新与利用团队通过不懈努力ღღ★，创建了一套小麦远缘杂交新技术体系ღღ★。通过幼龄授粉ღღ★、幼胚拯救ღღ★、幼穗体细胞培养ღღ★、高频率诱导异源易位ღღ★、特异分子标记开发技术等一系列创新ღღ★，攻克了“小麦—冰草”远缘杂交难题ღღ★，实现了小麦育种上利用冰草属外源优异基因从“0”到“1”的重要突破ღღ★。
团队还完成了对野生供体种冰草的基因组测序和衍生后代的重测序ღღ★，不断推动创新种质的有效利用与新品种选育ღღ★。利用“小麦—冰草”多粒渐渗系亲本材料ღღ★，选育出显著增产的普冰资300ღღ★、具有氮素养分高效利用的普冰资301ღღ★、具有多生态区稳定表现的优质强筋新品系普冰资4696ღღ★，这些品系正在参加国家小麦品种审定试验ღღ★。
“过去ღღ★，改进小麦品种ღღ★、提高产量主要依靠现有推广品种之间的杂交来实现ღღ★。然而ღღ★，长期品种间杂交及对少数骨干亲本的大量应用ღღ★，造成遗传变异范围缩小天生赢家ღღ★，品种抗原日趋单一ღღ★，小麦育种进入瓶颈期ღღ★。”李立会说ღღ★，“因此ღღ★，通过远缘杂交将冰草优异基因导入小麦ღღ★，是一项意义重大的工作ღღ★。在小麦野生近缘种中ღღ★，冰草属物种具有小麦育种的众多优异目标性状ღღ★，通过远缘杂交ღღ★，引入当前栽培小麦缺乏的关键优异基因宅女侦探桂香下载ღღ★，不仅产量能提高ღღ★，抗逆抗病害能力也会增强ღღ★。”
小麦和冰草结合后ღღ★，最直接的好处就是高产ღღ★。李立会介绍ღღ★，传统育种中ღღ★，亩穗数ღღ★、穗粒数和千粒重是影响产量的三个要素ღღ★，但这三者互为负相关ღღ★，即一个要素的提高往往会造成其他两个要素的下降ღღ★，难以同时提高ღღ★。而“小麦—冰草”创新种质解决了这个问题ღღ★，具有多花多实的高产特性ღღ★，比小麦主栽品种增产可以超过10%ღღ★，解决了中国突破性高产小麦种质匮乏问题宅女侦探桂香下载ღღ★，特别是发现了“多粒—高千粒重—有效分蘖”优异基因簇ღღ★，其穗粒数和千粒重显著提高ღღ★。
抗逆抗病害能力也大大增强ღღ★。研究发现ღღ★，“小麦—冰草”创新种质对白粉ღღ★、条锈ღღ★、叶锈菌等病害具有广谱抗性ღღ★，为培育持久抗性且兼具多种病害抗性新品种提供了强力支撑ღღ★。截至目前ღღ★，“小麦—冰草”衍生系发放全国育种单位ღღ★，培育出携带冰草外源目标基因新品种21个ღღ★、参加国家和省级区试新品系39个ღღ★，覆盖全国小麦主产区宅女侦探桂香下载ღღ★。其中ღღ★，甘肃ღღ★、陕西两省审定的小麦新品种普冰151天生赢家天生赢家ღღ★，已成为当地条锈病等病害流行和旱地麦区的主栽品种ღღ★，实现了多抗育种新突破ღღ★。
“未来将建立‘小麦—冰草’创新种质利用联合体ღღ★，大力提升利用效率ღღ★，并加强创新种质中来自冰草P基因组高产ღღ★、优质ღღ★、多抗等重要基因的功能解析ღღ★。”李立会说ღღ★。
面条是否筋道ღღ★，和小麦品质有关ღღ★。中筋小麦主要用于面条ღღ★、馒头等传统面食的制作ღღ★，而弱筋小麦多用于酿酒等工业生产ღღ★，强筋小麦则多用于制作面包ღღ★、水饺ღღ★、拉面等食品ღღ★。过去ღღ★，中国弱筋ღღ★、强筋小麦生产不足ღღ★，品种不佳ღღ★。随着农业科技的发展ღღ★，如今ღღ★，中国自己的弱筋ღღ★、强筋品种ღღ★，已经普遍赶上国际先进水平ღღ★。
“从种质创新到有效利用ღღ★，虽然时间通常比较长ღღ★，但影响深远ღღ★。我们期待‘小麦—冰草’远缘杂交研究将推动小麦育种取得新突破ღღ★。”李立会说ღღ★，“‘小麦—冰草’创新种质的利用空间很大ღღ★，一些潜力有待深入挖掘ღღ★。团队从新乡基地收获材料中ღღ★，筛选出强筋类型普冰新种质12个ღღ★，这些新品系的蛋白质含量高ღღ★，适合制作高档面包ღღ★，具有很高的市场价值ღღ★。”
“这表明‘小麦—冰草’的利用上了一个新台阶ღღ★。”中国工程院院士ღღ★、中国农业大学校长孙其信说ღღ★，从种质材料到新品种ღღ★，从多花多实到多抗ღღ★，这些品系（种）的潜力还是蛮大的ღღ★，应该把这个优势转化为生产的优势ღღ★，造福小麦育种ღღ★。
中国工程院院士ღღ★、西北农林科技大学教授康振生最近一直在关注如何提高小麦品种的综合抗病能力ღღ★，“普冰的抗病性就是综合性的ღღ★。”康振生说天生赢家ღღ★，希望未来对普冰的品种利用上ღღ★，通过挖掘不同的抗性资源ღღ★，合理布局ღღ★，形成生物屏障ღღ★，对多种小麦病害产生持续的控制力ღღ★。
此次研讨会上ღღ★，展示的“小麦—冰草”远缘杂交新品系和新品种ღღ★，大家称之为“普冰”ღღ★，它们与现在生产上推广种植的小麦品种间遗传差异大于60%ღღ★。这些品系（种）有20—40个姊妹系ღღ★，将尽可能满足推广区域的不同要求ღღ★。来自企业的代表对“小麦—冰草”新品系的高产潜力ღღ★、抗病性ღღ★、抗倒伏ღღ★、抗穗发芽逆境能力和强筋品质特性给予了高度评价ღღ★，对下一步的合作开发和推广表达强烈意愿ღღ★。
“普冰系列我跟了3年ღღ★，试种了两年ღღ★，特别是去年出现‘烂场雨’的情况下ღღ★，我们看到了普冰300品种是非常耐穗发芽的ღღ★，千粒重能达到42至43克ღღ★。”河南科林种业有限公司董事长李松科说ღღ★，“我注意到ღღ★，普冰系列小麦的穗层比较厚ღღ★，有三层穗ღღ★，特别是最下面的小穗ღღ★，我数了数都在15粒左右ღღ★，而且它的成熟期跟上面大穗的成熟期很接近ღღ★，这也就是说小穗也能产粮ღღ★，由此可以提高产量ღღ★，生产潜力很大ღღ★。我们在基地今年种的是第二年ღღ★，每年试种了一亩地ღღ★，穗粒数还是很高的ღღ★。所以从市场的角度看ღღ★，我们觉得这个品种值得拓展ღღ★。”
农业现代化ღღ★，种子是基础ღღ★。今年是种业振兴行动由“三年打基础”转向“五年见成效”的关键一年ღღ★。黄淮麦区小麦生产功能区ღღ★，是全国粮食生产的核心区ღღ★。种业振兴行动以来ღღ★，加快培育具有原始创新性的突破性新种源ღღ★，成为种业科技创新的重中之重ღღ★。
中国的小麦育种ღღ★，早在20世纪上半叶就已经开始ღღ★，得益于一代又一代育种家们的不懈探索ღღ★，逐步走到了世界前列ღღ★。种子是农业的“芯片”ღღ★，种业技术的进步ღღ★，是农业发展的基础ღღ★，也是保障粮食安全的重要前提ღღ★。
“目前中国小麦单产水平位居世界前列ღღ★，在自主品种种源自给方面优势明显ღღ★，但也面临着产量提升进入瓶颈期ღღ★、绿色多抗优质品种供给不足等问题ღღ★。回顾种业科技创新发展历程ღღ★，每一次产量品质的大面积提升ღღ★，都是得益于突破性新种质的产生ღღ★，及其衍生出一大批突破性的重大新品种ღღ★。”中国农业科学院副院长叶玉江说ღღ★，比如李立会研究员带领团队ღღ★，通过30多年的艰苦努力ღღ★，在破解了小麦与冰草属间远缘杂交难题基础上ღღ★，围绕突破性重大新品种培育需要ღღ★，创制出一批育种家能用天生赢家ღღ★、好用ღღ★、想用的多穗粒数ღღ★、绿色抗病ღღ★、优质强筋小麦新种质ღღ★，进一步拓宽小麦育种的新基因源ღღ★，增强了中国小麦种业的竞争力ღღ★。
种子是农业的根本ღღ★，种质资源则是种业的基石ღღ★。位于北京的国家作物种质库中ღღ★，零下18摄氏度的低温中ღღ★，保存着5万多份小麦种质资源ღღ★。“这些被妥善保存的丰富基因ღღ★，是中国作物育种和种业振兴的希望ღღ★。作物种质资源ღღ★，在遗传育种中起到很大的作用ღღ★。中国的农业科学家ღღ★，培育了许许多多新品种ღღ★，都是利用作物种质资源来培育的ღღ★。这些新品种培育以后ღღ★，农民种植了新品种ღღ★，使原有的单产提高了4到5倍ღღ★，甚至8到9倍ღღ★。”刘旭说ღღ★。
在河南新乡的中国农科院作物所的基地中ღღ★，20多个研究组每年在这里进行着60多项科研任务天生赢家ღღ★，面向黄淮海及周边地区ღღ★，培育一个个新的品种ღღ★，同时也为众多科研单位提供育种的材料ღღ★。
“这片1100亩左右的新乡基地ღღ★，自1993年开始建设ღღ★，2003年正式入驻ღღ★，是黄淮海小麦主产区唯一的综合性实验基地ღღ★，在支撑研究所科技创新和推动成果转化中发挥重要作用ღღ★。基地育成了多个系列的粮食作物新品种ღღ★。”张锦鹏介绍ღღ★，其中ღღ★，“矮败小麦及其高效育种方法的创建与应用”获国家科技进步一等奖ღღ★，“小麦与冰草属间远缘杂交技术及其新种质创制”获国家技术发明二等奖ღღ★。中麦ღღ★、航麦ღღ★、轮选ღღ★、普冰系列小麦ღღ★，中单ღღ★、中玉系列玉米ღღ★，中黄系列大豆等386个品种通过国家和省级审定ღღ★，累计推广面积4亿余亩ღღ★。
“作科所发挥了育种国家队的牵头作用ღღ★。”中国农业科学院作物科学研究所所长周文彬说ღღ★，作科所以小麦ღღ★、玉米ღღ★、大豆ღღ★、水稻和杂粮等作物为重点ღღ★，瞄准世界作物科技前沿ღღ★，面向国家现代农业发展需求天生赢家ღღ★，以资源研究为基础ღღ★，基因挖掘为核心ღღ★，品种培育为目标ღღ★，耕作栽培为保障ღღ★，开展作物科学基础与应用研究ღღ★，为国家粮食安全和农业高质量发展提供科技支撑ღღ★。
“在种质资源鉴定和推进转化应用方面仍需持续发力ღღ★，要加强科企合作ღღ★，解决新种质到新品种‘最后一公里’问题ღღ★，持续加快创新种质的释放利用和成果转化ღღ★，为小麦稳产保供做贡献ღღ★。”周文彬说ღღ★。
农业农村部种业管理司司长刘莉华认为ღღ★，在如期完成了第三次全国农作物种质资源普查基础上ღღ★，种质资源保护利用要通过在资源精准鉴定上加力加速ღღ★、在资源挖掘创制上改良突破ღღ★、在资源共享利用上创新机制ღღ★，把资源优势转变为创新优势ღღ★、产业优势ღღ★，让资源用得上ღღ★、用得好ღღ★，真正发挥作用ღღ★。（记者 叶晓楠）k8凯发天生赢家一触即发ღღ★，天生赢家凯发k8国际ღღ★，凯发娱乐
