记者:李禾课题描述:小麦—冰草异源新种创造及其利用点评专家:李立会(中国农业科学院作物品种资源研究所研究员、博导)
在20世纪70-80年代,我国小麦主产区白粉病大流行,小麦产量大幅下降,如此巨大的损失是怎么造成的呢?究其根本,原来当时在进行的小麦抗白粉病育种中,缺乏对抗病基因源分析,所利用的抗性基因几乎均为Pm8。事实上,目前已知抗白粉病基因源中至少有34个不同的抗性基因,因为没有研究清楚优质、抗病、抗逆等种质中所含有的关键基因,没有正确选择同一类基因源中的不同基因,导致了白粉病的大流行。
认清和正确选择所需要的基因必须建立在对种质资源研究的基础上。种质资源是培育作物、林木新品种,开展生物技术研究和发展农、林业生产的物质基础。我国种质资源多样性丰富程度之大是举世公认的,但是这一丰富与育种材料贫乏已经成为一对尖锐的矛盾,加速种质创新、拓宽作物育种的遗传基础是解决这一矛盾的关键。
“国际死刑”课题 ——在中国获得新生
冰草(Agropyroncristatum 比如新基因的发掘,通过抗病基因推导和各种分析等,发现了一个新的抗白粉病基因;创造了符合重大需求的新种质,包括携带冰草优异基因的抗白粉病新种质2个、抗旱新种质7个、兼具优质和大穗(超高产)新种质4个以及近似独秆大穗新种质1个。其中在陕西已经审定了“普冰143”(区试编号“小冰麦143”、抗旱新种质),已由上市公司秦丰农业正在开展原种繁殖和推广工作;此外,还选育出正在参加陕西、山西省区试新品系5个,参加河北、山东、河南等地品比试验新品系6个。 课题组研发的“小麦-冰草异源新种质”衍生系早在2001年就分别在陕西、山西、河南、山东和河北等地种植、实验,并且由当地的育种家进行选择利用。西北农林科技大学和咸阳农科所共选育出水地优系29个、旱地优系8个,其中“小冰麦143”在2001-2003年度陕西省9个旱地区试点中,名列第一名,并且比对照品种“晋麦47”和“长武134”增产3.6%%-8.1%;山西省农科院小麦所共选择出增产品系5个,其中“01L024”在2002-2003年度山西省南部中熟麦区8个中水肥区域点中,位居第二;许昌县种子公司共选择出增产品系5个,增产幅度3.1%%-11.9%。专家点评: 早在上世纪30年代开始,有关小麦-冰草属间的杂交研究就在国际上持续进行,50多年来,杂交研究可以说是屡战屡败,直到80年代,这两者间的杂交被认定是不可能的,判处了“国际死刑”。 大学毕业后,我“泡”了3年的图书馆,通过阅读专业书籍、查资料,研究分析认为,这个“死刑”结论可能是因为当时组织培养、授粉前处理和后处理等一些技术水平不足造成的,经过多年来生物技术的飞速发展后,杂交成功的可能还是存在的。也许是“初生牛犊不怕虎”吧,在攻读硕士学位时,我把小麦-冰草属间的杂交作为研究方向,从收集资料开始,前前后后一共经历了近20年,研究终于开花结果了。 “单亲本杂交”———快速提供优异新种质 在小麦远缘杂交领域,以前大多是在获得杂种之后利用多亲本进行回交,以便培育出效果极其显著的新品种。但是这样的一个品种研究成功往往需要30多年。时间如此漫长,而市场对于各种增产、抗病等优良新品种的需求却与日俱增,研究和需求出现了巨大的断裂。该怎么办?课题组采用了与传统不同的方法———单亲本回交,虽然利用单亲本回交创造出的新种质来培育新品种,可能不如多亲本回交培育出的新品种效果显著,但是迅速满足了市场需求,并且在今后的相关研究中还可以不断的提高其质量,推陈出新。专家点评: 这里需要澄清一个问题,我们是做作物品种资源研究的,不是育种家。我们提供可利用的优良新种质或新基因,育种家在这基础上合成新品种,通过实验,然后推广。 现在一些不法商贩往往把尚在实验、甚至还没有经过实验的新品种出售给农民,比如前段时间的“黑小麦事件”———这种黑小麦是不适合加工成面包、糕点等食品,给很多种植农民造成巨大损失。所以农民不能盲目求新,要根据实际情况选择。 突破育种“瓶颈”———加强种质资源创新 品种资源研究是基础性和公益性研究。我们研究出的新种质基本上是无偿的提供给育种家使用。但是资源研究又是极其重要,从我国现状来看,狭窄的遗传基础已成为作物育种难以突破的“瓶颈”,不仅限制了种子产量和品质的进一步改良,而且使得农作物对生物性和非生物性环境胁迫的脆弱性增加。比如自上世纪80年代以来,我国小麦的主栽品种约70%%含有1B/1R易位系;占全国播种面积80%%以上、年种植100万亩以上的24个玉米杂交种中,有21个仅由9个自交系组配而成。 一方面我国可供利用的育种材料(亲本)严重缺乏,致使近年来育成的具有突破性的新品种不多。另一方面,国外一些经济实力雄厚、技术先进的种子公司试图占领我国种子市场,我国已加入WTO和国际新品种保护联盟(UPOV),种子市场的竞争无疑将会更加激烈。因此,加强种质资源创新及其新技术、新途径、新方法的研究,对于培育适合国内外市场需求的新品种,实现我国农业发展的总体目标,增强我国良种业在国际竞争中的实力,使我国农业科技率先跃居世界先进水平具有重要意义。专家点评: 转基因主要是把非植物,如微生物、动物体内的基因转移到植物体内。但是小麦-冰草的属间杂交,是植物间的基因转移。冰草作为优质牧草,在我国内蒙古、甘肃、东北和陕西等地长期大面积种植,通过牛羊等,在人体中长期共存、代谢,不存在生物安全问题。 ■攻关动态 发布者:中国科学院网站发布时间:2005年7月19日 国家“十五”攻关课题克拉玛依示范区建设取得明显收益 国家“十五”科技攻关计划重大项目“防沙治沙关键技术研究与开发”的下属课题“准噶尔盆地绿洲边缘天然植被保护与农业开发技术及示范”日前通过了科技部组织的验收,并以优异的成绩名列该项目12个课题榜首。 该课题在干旱荒漠区绿洲边缘天然植被保护与农业开发技术方面,提出了具有创新性的荒漠绿洲生态安全理论框架和农业开发技术模式,并进行了成功实践,实现了经济高效、生态安全的“双赢”目标。 本课题产生的效益十分明显。在经济效益上,农林草药复合、农业开发技术试验示范区,单位面积农牧业产值从280元/亩提高到450元/亩(合同指标400元/亩),提高60.7%;农牧民人均收入由2400元/年提高到5200元/年(合同指标3360元/年),提高1.17倍。 在节水同时又带来农业增产增值,亩均可增产值8%%左右,按目前17万亩种植面积生产水平可增产值503.2万元。所节水量又可增灌溉面积13.3万亩,又将产生相应的巨大经济效益。 该课题的实施还为地处荒漠区的克拉玛依带来显著的生态效益。 信息来源:科技日报
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