人民日報:江蘇裏下河農科所高德榮育種團隊成功選育“雙抗”高產小麥新品種
圖為(wei) 高德榮(左)和助手查看“揚麥33”田地。江蘇裏下河地區農(nong) 業(ye) 科學研究所供圖
原題:江蘇裏下河農(nong) 科所高德榮育種團隊成功選育“雙抗”高產(chan) 小麥新品種
精準育出好麥種(科技視點·種業(ye) 科技自立自強③)
在江蘇省高郵市現代高效農(nong) 業(ye) 示範區,小麥長勢喜人,綠油油的麥苗生機盎然。
“這是我們(men) 科研團隊16年持續攻關(guan) ,在國內(nei) 首次成功選育的抗赤黴病、高抗白粉病‘雙抗’優(you) 質高產(chan) 新品種‘揚麥33’,它綜合性狀優(you) 良,豐(feng) 產(chan) 性好。”江蘇裏下河地區農(nong) 業(ye) 科學研究所(以下簡稱裏下河農(nong) 科所)小麥研究室主任高德榮說。
利用分子育種技術改良,啃下這塊“硬骨頭”
小麥赤黴病是由禾穀鐮刀菌引起的世界性病害,也被稱為(wei) 小麥“癌症”,不僅(jin) 會(hui) 導致小麥大幅減產(chan) ,還會(hui) 產(chan) 生赤黴毒素,嚴(yan) 重危害人畜健康。數據顯示,近10年我國小麥赤黴病5次大暴發,重發田塊減產(chan) 50%,甚至絕收,已成為(wei) 糧食安全的一大威脅。
“在我國小麥種植區,普遍采用化學方法來抑製赤黴病的重發。有時施3到4次農(nong) 藥,仍達不到預期效果。”高德榮說。此外,農(nong) 藥的使用和殘留,也會(hui) 增加成本、影響生態環境。
突破關(guan) 鍵技術,選育高抗小麥新品種,是從(cong) 根本上解決(jue) 問題的有效辦法。上世紀90年代,中國工程院院士、裏下河農(nong) 科所研究員程順和帶領團隊,育成了一批中抗赤黴病的大麵積豐(feng) 產(chan) 小麥品種。其中“揚麥158”是當時國內(nei) 外抗性等級最好的主推品種,有效緩解了赤黴病的發生。
然而,隨著氣候變化、小麥播期推遲等因素影響,赤黴病日益頻發,中抗赤黴病品種已不能滿足生產(chan) 需求,急需選育出高抗病小麥新品種。於(yu) 是,高德榮帶領團隊下決(jue) 心啃下這塊“硬骨頭”。
傳(chuan) 統育種模式主要依靠經驗,能否在此基礎上利用分子育種等現代生物技術手段,針對特定目標和性狀改良,解決(jue) 傳(chuan) 統育種解決(jue) 不了的問題?沿著這個(ge) 思路,團隊展開了艱苦的攻關(guan) 。
科研人員在研究了當地小麥品種(係)和各類種質資源的赤黴病抗病基因組成後發現,“揚麥”品種對赤黴病表現出較好的抗性,但多數並不攜帶普通小麥的抗性基因Fhb1,具有獨自的抗性遺傳(chuan) 體(ti) 係。
“我們(men) 提出通過品種間雜交把Fhb1基因導入‘揚麥’遺傳(chuan) 背景,聚合現有品種中的抗病基因,協同提高抗病性和豐(feng) 產(chan) 性的育種策略。通過多組合、大群體(ti) 選擇,終於(yu) 育成抗赤黴病品種‘揚麥33’。”高德榮說。
小麥新品種不僅(jin) “身體(ti) ”好,產(chan) 量也很高
種子是農(nong) 業(ye) 的“芯片”。攻克小麥“癌症”,就要在“芯片”裏植入“抗病程序”。
高德榮說:“‘揚麥33’利用分子標記輔助選擇技術,實現了抗赤黴病主效基因與(yu) 來源於(yu) ‘揚麥’本身的抗赤黴病位點相結合,從(cong) 而完成‘抗病程序’的植入。”
那麽(me) ,有了“抗病程序”的“揚麥33”,抗赤黴病能力到底有多強?
2021年,在高郵市開展的大麵積示範種植結果顯示:“揚麥33”未防治赤黴病的病穗率1.99%,平均嚴(yan) 重度0.82,病情指數0.52;中抗對照品種“揚麥20”未防治赤黴病的病穗率13.18%,平均嚴(yan) 重度1.91,病情指數8.7。高德榮說:“今年的大田生產(chan) 表明,‘揚麥33’即使不采取防治措施,其發病程度也輕於(yu) 中抗品種防治2次的發病程度。”
“揚麥33”不僅(jin) “身體(ti) ”好,產(chan) 量也很高。此前,很多抗赤黴病的品種雖然抗性能達到要求,但是農(nong) 藝性狀不理想,不利於(yu) 育種利用,更無法在生產(chan) 上推廣。例如,麥苗過高易倒伏,生育期過晚導致遲收等。
“我們(men) 曆時10多年,反複開展田間實驗,終於(yu) 使‘揚麥33’在保證優(you) 良農(nong) 藝性狀的前提下,實現了赤黴病抗性與(yu) 產(chan) 量協同提高。”高德榮說,“此外,‘揚麥33’還具有較高的營養(yang) 價(jia) 值,硒含量高於(yu) 其他小麥品種,穩定性也很好。”
小麥育種由“經驗育種”向“精準育種”轉變
2021年5月23日,在高郵市甘垛鎮帶程村,江蘇省農(nong) 業(ye) 科學院組織專(zhuan) 家組對“揚麥33”示範田進行評鑒後認定:“揚麥33”赤黴病抗性突出,同時兼抗白粉病等,綜合性狀優(you) 良,實現了抗赤黴病與(yu) 高產(chan) 協同遺傳(chuan) 改良的重大突破。專(zhuan) 家組一致認為(wei) ,“揚麥33”有望成為(wei) 我國新一代主導品種。
“該品種的育成為(wei) 抗赤黴病改良作出了貢獻,鞏固了我國抗赤黴病育種在國際上的領先地位。”中國工程院院士張洪程認為(wei) 。
中國農(nong) 業(ye) 大學農(nong) 學院副院長倪中福表示,“揚麥33”利用分子育種技術手段加強各類抗性基因聚合,大幅度提高育種效率和性狀改良精準性,使小麥育種由“經驗育種”向“精準育種”轉變。
高德榮告訴記者,目前,“揚麥33”正在江蘇、安徽、湖北和浙江等地示範種植。“今年秋播將在長江中下遊赤黴病重發地區推廣,力爭(zheng) 實現‘減藥’的目標。”
品種改良一直在進行。10多年來,除了“揚麥33”,育種團隊堅持以解決(jue) 生產(chan) 重大問題為(wei) 出發點,還培育了早熟高產(chan) 品種“揚麥23”、耐遲播高產(chan) 品種“揚麥25”、優(you) 質弱筋品種“揚麥24”、強筋品種“揚麥29”等,不少已成為(wei) 長江中下遊麥區主導品種。
在專(zhuan) 心投入育種的同時,高德榮也一直在思考。在他看來,當前我國糧食生產(chan) 向現代化邁進過程中,一家一戶小生產(chan) 對農(nong) 藥、化肥等投入成本意識不強,更關(guan) 注產(chan) 量。但規模種植的家庭農(nong) 場不僅(jin) 關(guan) 心產(chan) 量,更關(guan) 注成本投入,關(guan) 注生產(chan) 風險,他們(men) 會(hui) 要求品種抗病抗逆性強、高產(chan) 穩產(chan) 和節本高效,更有利於(yu) 良種普及。
“我們(men) 將持續提高小麥抗病抗逆性,提高產(chan) 量、改良品質,提高種麥的效益,為(wei) 保障國家糧食安全作出貢獻。”高德榮說。
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