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寻找破解水稻育种难题的“钥匙”

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-10-24  来源:中国农业新闻网  作者:中国农业新闻网  浏览次数:326

历时两年,从29个精准鉴定点5680份资源中筛选优异种质320份,我国水稻种质资源相关工作取得显著成效——

 

图为现场展示的320份种质资源。

金秋稻浪滚滚,在位于安徽省合肥市的安徽省农业科学院滨湖水稻试验示范基地里,有这样一片水稻展示田与众不同。这里种植的水稻类型丰富,植株高矮不一,株型、穗型和谷粒形状多样,剑叶有长有短,籽粒有大有小,大穗、多粒和多蘖是共同特点。如此丰富的水稻资源类型,吸引了来自全国21个省(市、自治区)65家科研院校和企业的150多名水稻育种人。

这片稻田里展示的就是目前我国水稻育种急需的优异性状突出、具有重要利用价值的水稻优异种质资源。日前,由中国农业科学院作物科学研究所和中国水稻研究所联合主办、安徽省农业科学院水稻研究所承办的全国水稻优异种质资源现场展示会在安徽合肥举行。力求将通过精准鉴定和种质创制途径获得的水稻优异种质资源与行业分享,及时有效服务于水稻育种等相关领域的科学研究,促进育种和种业的快速发展。

1 保存——每次突破都有它的身影

中国是亚洲栽培稻的原产地之一,稻作历史长达上万年,拥有丰富的水稻种质资源。截至2017年,我国国家种质库共保存水稻种质资源84935份,其中地方稻种占比最高,有51501份。地方稻种中,又以来自广西的最多,有8546份,其次是云南、贵州。

样本量的数字还仅仅是表面,对于水稻新品种选育,乃至国家种业发展和粮食安全,稳定的种质资源更是不可或缺。

“水稻种质资源是育种和新基因发掘的重要物质基础,是维护国家粮食安全和种业健康发展的重要战略性资源。”中国农业科学院作物研究所所长刘春明表示,“尽管不同时期水稻育种目标各不同,但可以说,我国每一次水稻育种的重大突破,都与对优异种质资源的发掘和利用密切相关。”

以水稻矮化育种为例,上世纪50年代,水稻仍以高秆品种为主,易倒伏,阻碍产量的提高。而随着矮脚南特、矮仔占、低脚乌尖、广场矮13等矮秆资源的发掘利用,我国的水稻矮化育种取得了重大突破,育成了一批抗倒伏、叶面积和收获指数高的品种,水稻增产30%-50%。

无独有偶,上世纪70年代,也正是一株野败不育系的发现,为杂交水稻育种打开了突破口。

“如今全球气候异常多变,干旱、盐害、冷害、热害日益频发,稻瘟病、纹枯病、稻曲病、黑条矮缩病、南方黑条矮缩病、褐飞虱等病虫害的发生严重,对水稻育种提出了更高的要求。”中国农业科学院作物科学研究所研究员韩龙植告诉记者,“不再是单纯追求产量增加,如今的水稻育种在产量、品质、抗病虫、抗逆性等方面都面临严峻挑战,筛选育种急需优异种质资源。”具体到种质资源的利用方式,韩龙植介绍,目前主要将筛选的优异种质在育种中作亲本利用,同时以优异种质作为基因源,发掘优异基因并利用于育种。

2 筛选——“千里挑一”的“种质军团”

历时两年,从29个精准鉴定点5680份资源中筛选优异种质320份,这是我国水稻种质资源工作取得的成果,然而曾几何时,作为水稻种质资源大国,我们的利用率却并不高。

为了唤醒“沉睡”在种质库里的优异资源,近年来,由中国农科院作物科学研究所和中国水稻研究所牵头,陆续在吉林、辽宁、湖北、浙江、江西等地举办了多场水稻优异种质资源现场展示与观摩会。

“要举办这样一场观摩会并不容易,本次现场共展示的320余份水稻优异种质资源,都是精挑细选,可谓‘千里挑一’。”安徽省农业科学院副院长李泽福介绍。

“为了保证能够筛选出优异的水稻种质资源,我们首先选择覆盖全国所有6个稻作生态区、包括29个省(市、区)的5680份水稻种质资源,其中北方粳稻2660份、南方粳稻615份、籼稻2405份。”韩龙植告诉记者。

但这还只是第一步,接下来,育种家们还要再根据水稻对光温反应较敏感的特点以及各稻作区对育种材料的需求特点,确定北至东北、南抵广西的7个生态鉴定点。北方生态点鉴定以粳稻为主,南方生态点鉴定以籼稻和南方粳稻为主,每个点鉴定3000份种质资源,从中初筛出190份温光反应相对迟钝的优异种质。

在此基础上,还要确定22个鉴定点,进一步对水稻种质资源的抗病虫性、抗逆性、耐直播、耐低磷、低镉积累、高光效等进行精准鉴定。其中仅抗稻瘟病一项,就要在4个鉴定点对5250份材料进行鉴定。

“有时为了观察抗逆性,就要正确选择适宜鉴定的一些环境条件。比如水稻耐冷性鉴定,就是在云南嵩明海拔1920米的试验地进行的。”韩龙植说,“最终从2403份粳稻种质资源中,筛选出空壳率小于10%的耐冷性极强的种质298份。”

此次现场展示的320份种质资源,就是用了两年多时间,从5680份材料中筛选出来的优异种质,具有温光反应迟钝、优质(直链淀粉含量低、口味佳等)、抗病虫(稻瘟病、黑条矮缩病、南方黑条矮缩病、纹枯病、稻曲病、褐飞虱等)、抗逆(冷、旱、盐、热)、耐直播、耐低氮、高光效、低镉积累等优异特性,对破解水稻育种难题、推动种业发展具有重要价值。

3 利用——“共享育种”应用超2.5亿亩

优质的资源有了,如何有效利用,让这些资源真正变成各个地区急需的品种,也有学问。

正午时分,观摩会现场艳阳高照,宁夏农科院研究员安永平却顾不上擦一把脸上的汗,一手拿着列有水稻种质名称的表格,一手掂起稻穗看穗数、观察株型,还不时在表格上写写画画。

“我这次来主要是想寻找有抗稻瘟病基因的种质资源。”安永平告诉记者,稻瘟病是宁夏水稻生产的主要病害,但目前水稻育种中缺乏可利用的抗稻瘟病资源,他这次来,就是想找到兼顾丰产又抗稻瘟病的优异种质。

中国农业科学院作物科学研究所博士马小定告诉记者:“我们给每位与会代表都发放了表格,大家可以根据各自的育种目标,递交所需要的水稻种质名单,我们将在12月份统一将这些材料邮寄给各用种单位。”

资源不仅仅向科研院校开放,企业也可以“淘到宝”。现场就有不少种子企业带着发展中遇到的难题“有备而来”。

一排排水稻种质资源看下来,丰乐种业科研主管吴晓亮很满意,他找到了好几个高抗稻瘟病、耐高温的水稻种质。“我们近年销往广东、广西的水稻品种,稻瘟病抗性有所降低,例如中抗变成中感,所以我这次来就想找找高抗稻瘟病的。此外,近年来各地持续高温多发,尤其是去年和今年,水稻抽穗时都赶上高温,空壳率比较高,影响了水稻产量,急需耐高温品种。”观摩结束时,他已经将自己需要的种质名单递交给主办单位。

而华智水稻种质创新总监彭俊华更关注的则是抗病性好的优异基因:“我们引进优异种质资源后会将优异基因挖掘出来,为其他育种单位提供平台服务。”此外,他还希望找到抗南方黑条矮缩病的优异基因。“去年南方黑条矮缩病在一些稻田大面积发生,导致水稻减产严重,要攻克这一难题,离不开优异的种质资源。”

随着资源与育种和种业的合作交流日益紧密,推动我国水稻育种持续发展,为保障粮食安全也做出了积极贡献。据统计,2000年以来,以地方稻种、骨干亲本为供体,与推广品种杂交,创制表现高产、抗病、抗逆等水稻优异种质360个。还创建了水稻种质创制技术体系和资源共享服务利用平台,共享培育具有高产、抗病、抗逆等特性的水稻新品种145个,累计应用面积超过2.5亿亩。

 

 
关键词: 农业
 
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