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尋找解決水稻育種難題的“鑰匙”
發布日期:2018-10-25    點擊率:519
  金秋稻浪滾滾,在位于安徽省合肥市的安徽省農業科學院濱湖水稻試驗示范基地里,有這樣一片水稻展示田與眾不同。這里種植的水稻類型豐富,植株高矮不一,株型、穗型和谷粒形狀多樣,劍葉有長有短,籽粒有大有小,大穗、多粒和多蘗是共同特點。如此豐富的水稻資源類型,吸引了來自全國21個?。ㄊ?、自治區)65家科研院校和企業的150多名水稻育種人。

這片稻田里展示的就是目前我國水稻育種急需的優異性狀突出、具有重要利用價值的水稻優異種質資源。日前,由中國農業科學院作物科學研究所和中國水稻研究所聯合主辦、安徽省農業科學院水稻研究所承辦的全國水稻優異種質資源現場展示會在安徽合肥舉行。力求將通過精準鑒定和種質創制途徑獲得的水稻優異種質資源與行業分享,及時有效服務于水稻育種等相關領域的科學研究,促進育種和種業的快速發展。

1、保存——每次突破都有它的身影

中國是亞洲栽培稻的原產地之一,稻作歷史長達上萬年,擁有豐富的水稻種質資源。截至2017年,我國國家種質庫共保存水稻種質資源84935份,其中地方稻種占比最高,有51501份。地方稻種中,又以來自廣西的最多,有8546份,其次是云南、貴州。

樣本量的數字還僅僅是表面,對于水稻新品種選育,乃至國家種業發展和糧食安全,穩定的種質資源更是不可或缺。

“水稻種質資源是育種和新基因發掘的重要物質基礎,是維護國家糧食安全和種業健康發展的重要戰略性資源?!敝泄┮悼蒲г鶴魑镅芯克ち醮好鞅硎?,“盡管不同時期水稻育種目標各不同,但可以說,我國每一次水稻育種的重大突破,都與對優異種質資源的發掘和利用密切相關?!?/span>

以水稻矮化育種為例,上世紀50年代,水稻仍以高稈品種為主,易倒伏,阻礙產量的提高。而隨著矮腳南特、矮仔占、低腳烏尖、廣場矮13等矮稈資源的發掘利用,我國的水稻矮化育種取得了重大突破,育成了一批抗倒伏、葉面積和收獲指數高的品種,水稻增產30%-50%。

無獨有偶,上世紀70年代,也正是一株野敗不育系的發現,為雜交水稻育種打開了突破口。

“如今全球氣候異常多變,干旱、鹽害、冷害、熱害日益頻發,稻瘟病、紋枯病、稻曲病、黑條矮縮病、南方黑條矮縮病、褐飛虱等病蟲害的發生嚴重,對水稻育種提出了更高的要求?!敝泄┮悼蒲г鶴魑錕蒲а芯克芯吭焙哺嫠嘸欽?,“不再是單純追求產量增加,如今的水稻育種在產量、品質、抗病蟲、抗逆性等方面都面臨嚴峻挑戰,篩選育種急需優異種質資源?!本嚀宓街種首試吹睦梅絞?,韓龍植介紹,目前主要將篩選的優異種質在育種中作親本利用,同時以優異種質作為基因源,發掘優異基因并利用于育種。

2、篩選——“千里挑一”的“種質軍團”

歷時兩年,從29個精準鑒定點5680份資源中篩選優異種質320份,這是我國水稻種質資源工作取得的成果,然而曾幾何時,作為水稻種質資源大國,我們的利用率卻并不高。

為了喚醒“沉睡”在種質庫里的優異資源,近年來,由中國農科院作物科學研究所和中國水稻研究所牽頭,陸續在吉林、遼寧、湖北、浙江、江西等地舉辦了多場水稻優異種質資源現場展示與觀摩會。

“要舉辦這樣一場觀摩會并不容易,本次現場共展示的320余份水稻優異種質資源,都是精挑細選,可謂‘千里挑一’?!卑不帳∨┮悼蒲г焊痹撼だ鈐蟾=檣?。

“為了保證能夠篩選出優異的水稻種質資源,我們首先選擇覆蓋全國所有6個稻作生態區、包括29個?。ㄊ?、區)的5680份水稻種質資源,其中北方粳稻2660份、南方粳稻615份、秈稻2405份?!焙哺嫠嘸欽?。

但這還只是第一步,接下來,育種家們還要再根據水稻對光溫反應較敏感的特點以及各稻作區對育種材料的需求特點,確定北至東北、南抵廣西的7個生態鑒定點。北方生態點鑒定以粳稻為主,南方生態點鑒定以秈稻和南方粳稻為主,每個點鑒定3000份種質資源,從中初篩出190份溫光反應相對遲鈍的優異種質。

在此基礎上,還要確定22個鑒定點,進一步對水稻種質資源的抗病蟲性、抗逆性、耐直播、耐低磷、低鎘積累、高光效等進行精準鑒定。其中僅抗稻瘟病一項,就要在4個鑒定點對5250份材料進行鑒定。

“有時為了觀察抗逆性,就要正確選擇適宜鑒定的一些環境條件。比如水稻耐冷性鑒定,就是在云南嵩明海拔1920米的試驗地進行的?!焙菜?,“最終從2403份粳稻種質資源中,篩選出空殼率小于10%的耐冷性極強的種質298份?!?/span>

此次現場展示的320份種質資源,就是用了兩年多時間,從5680份材料中篩選出來的優異種質,具有溫光反應遲鈍、優質(直鏈淀粉含量低、口味佳等)、抗病蟲(稻瘟病、黑條矮縮病、南方黑條矮縮病、紋枯病、稻曲病、褐飛虱等)、抗逆(冷、旱、鹽、熱)、耐直播、耐低氮、高光效、低鎘積累等優異特性,對***水稻育種難題、推動種業發展具有重要價值。

3、利用——“共享育種”應用超2.5億畝

優質的資源有了,如何有效利用,讓這些資源真正變成各個地區急需的品種,也有學問。

正午時分,觀摩會現場艷陽高照,寧夏農科院研究員安永平卻顧不上擦一把臉上的汗,一手拿著列有水稻種質名稱的表格,一手掂起稻穗看穗數、觀察株型,還不時在表格上寫寫畫畫。

“我這次來主要是想尋找有抗稻瘟病基因的種質資源?!卑燦榔礁嫠嘸欽?,稻瘟病是寧夏水稻生產的主要病害,但目前水稻育種中缺乏可利用的抗稻瘟病資源,他這次來,就是想找到兼顧豐產又抗稻瘟病的優異種質。

中國農業科學院作物科學研究所博士馬小定告訴記者:“我們給每位與會代表都發放了表格,大家可以根據各自的育種目標,遞交所需要的水稻種質名單,我們將在12月份統一將這些材料郵寄給各用種單位?!?/span>

資源不僅僅向科研院???,企業也可以“淘到寶”。現場就有不少種子企業帶著發展中遇到的難題“有備而來”。

一排排水稻種質資源看下來,豐樂種業科研主管吳曉亮很滿意,他找到了好幾個高抗稻瘟病、耐高溫的水稻種質?!拔頤墻晗愣?、廣西的水稻品種,稻瘟病抗性有所降低,例如中抗變成中感,所以我這次來就想找找高抗稻瘟病的。此外,近年來各地持續高溫多發,尤其是去年和今年,水稻抽穗時都趕上高溫,空殼率比較高,影響了水稻產量,急需耐高溫品種?!憊勰崾?,他已經將自己需要的種質名單遞交給主辦單位。

而華智水稻種質創新總監彭俊華更關注的則是抗病性好的優異基因:“我們引進優異種質資源后會將優異基因挖掘出來,為其他育種單位提供平臺服務?!貝送?,他還希望找到抗南方黑條矮縮病的優異基因?!叭ツ昴戲膠諤醢醪≡諞恍┑咎锎竺婊⑸?,導致水稻減產嚴重,要攻克這一難題,離不開優異的種質資源?!?/span>

隨著資源與育種和種業的合作交流日益緊密,推動我國水稻育種持續發展,為保障糧食安全也做出了積極貢獻。據統計,2000年以來,以地方稻種、骨干親本為供體,與推廣品種雜交,創制表現高產、抗病、抗逆等水稻優異種質360個?;勾唇慫局種蝕粗萍際跆逑島妥試垂蠶矸窶悶教?,共享培育具有高產、抗病、抗逆等特性的水稻新品種145個,累計應用面積超過2.5億畝。
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