原標題：“小麥—冰草”開辟小麥高產育種新途徑
種源創新“躲糧于技”
近日，在中國農業科學院作物科學研討所的河南新鄉試驗基地里，小麥即將成熟，落黃美麗，一派豐收氣象。圖片由中國農業科學院作物科學研討所供給
普冰資300田間長勢傑出。圖片由中國農業科學院作物科學研討所供給
中國農科院作物科學研討所李立會研討員（右四）和團隊成員觀察田間資料表現。圖片由中國農業科學院作物科學研討所供給
5月24日，在中國農業科學院作物科學研討所的河南新鄉試驗基地，科研院校、種業企業等育種單位代表現場觀摩“小麥—冰草”遠緣雜交高產、穩產、強筋新品系（種）。圖片由中國農業科學院作物科學研討所供給
5月底，河南新鄉的中國農業科學院作物科學研討所試驗基地里，小麥即將成熟，麥浪翻滾，一片金黃，這片地里種植的小麥品種中，中國農業科學院作物科學研討所研討員李立會團隊創制的90個“小麥—冰草”遠緣雜交創新種質，以每個種類0.5畝集中種植，場景蔚為壯觀。該種質被認為是開辟中國小麥高產育種途徑的主要基因資源，為小麥育種創新供給了優異種質包養網資源，為實現種業科技自立自強、種源自立可控注進了創生力軍。
5月24日，由中國農業科學院作物科學研討所、中國農業科學院華夏研討中間聯合舉辦的“小麥—冰草”遠緣雜交新品系（種）田間展現暨有用應用研討會在新鄉召開，40余家科研院校、種業企業等育種單位代表現場觀摩了“小麥—冰草”遠緣雜交高產、穩產、強筋新品系（種）90個，此中包含2023年國審小麥新品種“普冰03”和9個正在參加國家區域試驗的新品系。
小麥—冰草“聯姻”為何這般受業界關注？“本年展現的‘小麥—冰草’遠緣雜交系列種質經升級換代表現出顯著的多樣性。這些新資料不僅堅持了多花多實的特徵，還擁有緊湊的株型和豎立的葉片。值得一提的是，它們對當前的重要病害如莖基腐病和赤霉病表現出了出色的抗病性，并且還兼具優質強筋的特點。”中國工程院院士、中國農科院作科所研討員劉旭評價說。
霸佔遠緣雜交的世界難題
冰草屬植物是小麥的近緣野生種之一，性命力極其頑強，具有優秀的抗旱、抗冷、抗病性。它的穗和小麥有點像，但穗子很年夜，具有小穗數和小花數多的凸起特徵，此外還具有極強的抗冷、抗旱性，對多種小麥病害表現出高度免疫性，被認為是小麥改進的最佳外源優異基因供體之一。
要想讓小麥和冰草實現遠緣雜交，談何不難。“冰草和小麥外形看上往類似，實際上親緣關系很遠，雜交起來很是困難。”李立會說。
20世紀30年月開始，一些國家的學者盼望解決這一難題，但直到20世紀80年月都未能勝利。國際小麥研討界廣泛認為：“小麥與冰草屬間遠緣雜交”是條逝世胡同。
1988年，碩士研討生進學前，當李立會向本身的導師、有名作物種質資源專家董玉琛提出這一選題時，董老師好意勸他放棄。“我想試一試，做欠亨再換題目。”李立會的執著說服了老師，隨后他帶領兩名助手在試驗田開始研討。
36年后，河南新鄉的試驗田里，數十種小麥和冰草雜交而成的小麥資料即將成熟，用這些資料育成的新品種，已經有15個，后備新品種也有39個。
“小麥—冰草”遠緣雜交有哪些挑戰？
“遠緣雜交有三年夜障礙，雜交不親和、雜種不育、后代‘瘋狂分離’，這幾個難題一向都解決不了。”中國農科院作物科學研討所研討員張錦鵬說，舉例來說，小麥凡是5月下旬成熟，而冰草生長在高緯度地區，此時才剛開花，讓兩者雜交，起首要把花期調節到統一時期。其次，還需求解決“小麥—冰草”授粉受精中的生殖隔離問題。即使授粉勝利，胚也不克不及正常發育，還需求開發一套幼胚解救技術才幹獲得雜種植株。
常規育種技術路線走欠亨，就另辟蹊徑，研討人員通過種質資源創新培養，終于衝破了小麥與冰草的“生殖隔離”。在李立會的帶領下，中國農業科學院作物科學研討所小麥種質資源創新與應用團隊通過不懈盡力，創建了一套小麥遠緣雜交新技術體系。通過幼齡授粉、幼胚解救、幼穗體細胞培養、高頻率誘導異源易位、特異分子標記開發技術等一系列創新，霸佔了“小麥—冰草”遠緣雜交難題，實現了小麥育種上應用冰草屬外源優異基因從“0”到“1”的主要衝破。
團隊還完成了對野生供體種冰草的基因組測序和衍生后代的重測序，不斷推動創新種質的有用應用與新品種選育。應用“小麥—冰草”多粒漸滲系親本資料，選育出顯著增產的普冰資300、具有氮素養分高效應用的普冰資301、具有多生態區穩定表現的優質強筋新品系普冰資4696，這些品系正在參加國家小麥品種審定試驗。
創新種質的應用空間很年夜
“過往，改進小麥品種、進步產量重要依附現有推廣品種之間的雜交來實現。但是，長期品種間雜交及對少數骨干親本的大批應用，形成遺傳變異范圍縮小，品種抗原日趨單一，小麥育種進進瓶頸期。”李立會說，“是以，通過遠緣雜交將冰草優異基因導進小麥，是一項意義嚴重的任務。在小麥野生近緣種中，冰草屬物種具有小麥育種的眾多優異目標性狀，通過遠緣雜交，引進當前栽培小麥缺少的關鍵優異基因，不僅產量能進步，抗逆抗病害才能也會增強。”
小麥和冰草結合后，最直接的好處就是高產。李立會介紹，傳統育種中，畝穗數、穗粒數和千粒重是影響產量的三個要素，但這三者互為負相關，即一個要素的進步往往會形成其他兩個要素的降落，難以同時進步。而“小麥—冰草”創新種質解決了這個問題，具有多花多實的高產特徵，比小麥主栽品種增產可以超過10%，解決了中國衝破性高產小麥種質匱乏問題，特別是發現了“多粒—高千粒重—有用分蘗”優異基因簇，其穗粒數和千粒重顯著進步。
抗逆抗病害才能也年夜年夜增強。研討發現，“小麥—冰草”創新種質對白粉、條銹、葉銹菌等病害具有廣譜抗性，為培養耐久抗性且兼具多種病害抗性新品種供給了強力支撐。截至今朝，“小麥—冰草”衍生系發放全國育種單位，培養出攜帶冰草外源目標基因新品種21個、參加國家和省級區試新品系39個，覆蓋全國小麥主產區。此中，甘肅、陜西兩省審定的小麥新品種普冰151，已成為當地條銹病等病害風行和旱地麥區的主栽品種，實現了多抗育種新衝破。
“未來將樹立‘小麥—冰草’創新種質應用聯合體，鼎力晉陞應用效力，并加強創新種質中來自冰草P基因組高產、優質、多抗等主要基因的效能解析。”李立會說。
本年展現的“小麥—冰草”遠緣雜交系列種質資料還具有優質強筋的特點。
面條能否筋道，和小麥品質有關。中筋小麥重要用于面條、饅頭等傳統面食的制作，而弱筋小麥多用于釀酒等工業生產，強筋小麥則多用于制作面包、水餃、拉面等食物。過往，中國弱筋、強筋小麥生產缺乏，品種欠安。隨著農業科技的發展，現在，中國本身的弱筋、強筋品種，已經廣泛趕上國際先進程度。
“從種質創新到有用應用，雖然時間凡是比較長，但影響深遠。我們等待‘小麥—冰草’遠緣雜交研討將推動小麥育種獲得新衝破。”李立會說，“‘小麥—冰草’創新種質的應用空間很年夜，一些潛力有待深刻發掘。團隊從新鄉基地收獲資料中，篩選出強筋類型普冰新種質12個，這些新品系的卵白質含量高，適合制作高檔面包，具有很高的市場價值。”
“這表白‘小麥—冰草’的應用上了一個新臺階。”中國工程院院士、中國農業年夜學校長孫其信說，從種質資料到新品種，從多花多實到多抗，這些品系（種）的潛力還是蠻年夜的，應該把這個優勢轉化為生產的優勢，造福小麥育種。
中國工程院院士、東南農林科技年夜學傳授康振生比來一向在關注若何進步小麥品種的綜合抗病才能，“普冰的抗病性就是綜合性的。”康振生說，盼望未來對普冰的品種應用上，通過發掘分歧的抗性資源，公道布局，構成生物樊籬，對多種小麥病害產生持續的把持力。
此次研討會上，展現的“小麥—冰草”遠緣雜交新品系和新品種，大師稱之為“普冰”，它們與現在生產上推廣種植的小麥品種間遺傳差異年夜于60%。這些品系（種）有20—40個姊妹系，將盡能夠滿足推廣區域的分歧請求。來自企業的代表對“小麥—冰草”新品系的高產潛力、抗病性、抗倒伏、抗穗發芽窘境才能和強筋品質特徵給予了高度評價，對下一個步驟的一起配合開發和推廣表達強烈意愿。
“普冰系列我跟了3年，試種了兩年，特別是往年出現‘爛場雨’的情況下，我們看到了普冰300品種長短常耐穗發芽的，千粒重能達到42至43克。”河南科林種業無限公司董事長李松科說，“我留意到，普冰系列小麥的穗層比較厚，有三層穗，特別是最上面的小穗，我數了數都在15粒擺佈，並且包養網 花圃它的成熟期跟下面年夜穗的成熟期很接近，這也就是說小穗也能產糧，由此可以進步產量，生產潛力很年夜。我們在基地本年種的是第二年，每年試種了一畝地，穗粒數還是很高的。所以從市場的角度看，我們覺得這個品種值得拓展。”
發揮育種國家隊牽頭感化
農業現代化，種子是基礎。本年是種業振興行動由“三年打基礎”轉向“五年見成效”的關鍵一年。黃淮麥區小麥生產效能區，是全國糧食生產的焦點區。種業振興行動以來，加速培養具有原始創新性的衝破性新種源，成為種業科技創新的重中之重。
中國的小麥育種，早在20世紀上半葉就已經開始，得益于一代又一代育種家們的不懈摸索，慢慢走到了世界前列。種子是農業的“芯片”，種業技術的進步，是農業發展的基礎，也是保證糧食平安的主要條件。
“今朝中國小麥單產程度位居世界前列，在自立品種種源自給方面優勢明顯，但也面臨著產量晉陞進進瓶頸期、綠色多抗優質品種供給缺乏等問題。回顧種業科技創新發展歷程，每一次產量品質的年夜面積晉陞，都是得益于衝破性新種質的產生，及其衍生出一大量衝破性的嚴重新品種。”中國農業科學院副院長葉玉江說，好比李立會研討員帶領團隊，通過30多年的艱苦盡力，在破解了小麥與冰草屬間遠緣雜交難題基礎上，圍繞衝破性嚴重新品種培養需求，創制出一批育種家能用、好用、想用的多穗粒數、綠色抗病、優質強筋小麥新種質，進一個步驟拓寬小麥育種的新基因源，增強了中國小麥種業的競爭力。
種子是農業的最基礎，種質資源則是種業的基石。位于北京的國家作物種質庫中，零下18攝氏度的低溫中，保留著5萬多份小麥種質資源。“這些被妥當保留的豐富基因，是中國作物育種和種業振興的盼望。作物種質資源，在遺傳育種中起到很年夜的感化。中國的農業科學家，培養了許許多多新品種，都是應用作物種質資源來培養的。這些新品種培養以后，農平易近種植了新品種，使原有的單產進步了4到5倍，甚至8到9倍。”劉旭說。
在河南新鄉的中國農科院作物所的基地中，20多個研討組每年在這里進行著60多項科研任務，面向黃淮海及周邊地區，培養一個個新的品種，同時也為眾多科研單位供給育種的資料。
“這片1100畝擺佈的新鄉基地，自1993年開始建設，2003年正式進駐，是黃淮海小麥主產區獨一的綜合性實驗基地，在支撐研討所科技創新和推動結果轉化中發揮主要感化。基地育成了多個系列的糧食作物新品種。”張錦鵬介紹，此中，“矮敗小麥及其高效育種方式的創建與應用”獲國家科技進步一等獎，“小麥與冰草屬間遠緣雜交技術及其新種質創制”獲國家技術發明二等獎。中麥、航麥、輪選、普冰系列小麥，中單、中玉系列玉米，中黃系列年夜豆等386個品種通過國家和省級審定，累計推廣面積4億余畝。
“作科所發揮了育種國家隊的牽頭感化。”中國農業科學院作物科學研討所所長周文彬說，作科所以小麥、玉米、年夜豆、水稻和雜糧等作物為重點，瞄準世界作物科技前沿，面向國家現代農業發展需求，以資源研討為基礎，基因發掘為焦點，品種培養為目標，耕耘栽培為保證，開展作物科學基礎與應用研討，為國家糧包養網心得食平安和農業高質量發展供給科技支撐。
“在種質資源鑒定和推進轉化應用方面仍需持續發力包養網 花圃，要加強科企一起配合，解決新種質到新品種‘最后一公里’問題，持續加速創新種質的釋放應用和結果轉化，為小麥穩產保供做貢獻。”周文彬說。
農業農村部種業治理司司長劉莉華認為，在如期完成了第三次全國農作物種質資源普查基礎上，種質資源保護應用要通過在資源精準鑒定上加力加快、在資源發掘創制上改進衝破、在資源共享應用上創新機制，把資源優勢轉變為創新優勢、產業優勢，讓資源用得上、用得好，真正發揮感化。（記者 葉曉楠）
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