“蓝矮败” 搭建小麦种质创新平台
2018-06-14 12:40  贵网  进入贵社区   复制本文地址

小麦轮选群体 山东省滨州市农业科学院供图

■本报记者 胡璇子

说起杂交水稻,众所周知,“野败”水稻的发现及其杂种优势的利用为我国甚至世界粮食安全作出了巨大贡献。但是,在中国的另一大口粮——小麦的杂种优势利用上,进展却很缓慢。不过,近年来,一种特殊的小麦品种“蓝矮败”的出现,开辟了小麦杂种优势利用的新途径。

如何开发利用“蓝矮败”这种“稀世”种质?怎样加速其转育?如何拓建其基因库?……从2008年开始,山东省滨州市农业科学院研究员、国家小麦产业技术体系滨州综合试验站站长耿爱民就带领团队对“蓝矮败”展开了深入研究,从那时起,这些问题在他的脑海中不断出现,让他反复思索。

如今,这些问号已逐一破解。在“蓝矮败”轮回群体构建、遗传改良、杂种优势利用、特色品种选育及遗传理论研究等方面,耿爱民及其团队的整体研究达到了国内同类研究的领先水平。

稀世麦种里找寻答案

在小麦世界里,有这样的一种特殊种质——蓝粒、矮杆、花药败育三个性状相互标记。简单来说,“蓝矮败”植株矮壮,自身花药败育无花粉,雌蕊发育正常,在开花期柱头外露,可以接受其他任何小麦品种的花粉而正常结实,在同一个麦穗上结蓝、白两色籽粒。

在耿爱民看来,“蓝矮败”可谓“神麦”——“将其中的蓝粒种在地里,其麦苗又矮又壮,开花时无花药,然而拿任一麦穗的花粉授之,都能结出满满的籽粒,所再结麦粒还是同穗有蓝、白两色,再种蓝粒,还如同上年。”

但是拿其中的白粒试种,结果却截然不同。“植株高大,全有花药,穗大粒多,籽粒全为白色。取这些全白色的麦粒再种,长势不及其前,株有高低,但粒仍全为白色。”耿爱民介绍说。

说起“蓝矮败”的“身世”,还得回溯至上世纪70年代太谷核不育小麦的发现,该核不育材料的发现引来小麦育种方式的巨大变革,堪称“国宝”。之后邓景扬等为代表的众多学者开始了为其寻找标记性状的艰辛历程。上世纪90年代,中国农科院作物科学研究所研究员刘秉华等在4D染色体上找到了显性矮杆基因,并将其与太谷核不育基因连锁,获得另一国宝级的种质“矮败”。近些年来,四川的田宁、蒲宗君等人又将蓝粒性状标记“矮败”育成蓝粒、矮杆双标型太谷核不育系——“蓝矮败”。

如果说,太谷核不育小麦在开花期能鉴别是否“不育”,那么,“矮败”则将育性鉴别提前到拔节期,而“蓝矮败”由于种子有蓝、白粒之分,在种子阶段就能区分出可育与不育种子。

这意味着,在轮回选择与基因库拓建中,“蓝矮败”要比‘矮败’更便于利用,其选择效果更好、选择效率更高。不仅如此,“蓝矮败”还可用于小麦杂种优势利用与F1杂交种的生产。

“人们可以借助色选机,实现小麦杂交种生产与色选的规模化,利用‘蓝矮败’生产小麦杂交种易于掌控亲本,便于品种权保护,且制种技术简单,受气候等环境因素影响小,种子纯度易保证,这为小麦杂种优势利用开辟了一条全新的途径。”耿爱民介绍说。

将科研写在麦田里

自称“老麦”的耿爱民从事小麦育种已有30多年,在他看来,“蓝矮败”对小麦生产乃至国家粮食安全来说,意义重大,堪比当年的水稻“野败”。

不过,四川麦区的培育环境造就了“蓝矮败”弱冬偏春性的背景。想要在全国小麦主产区利用“蓝矮败”,必须进行遗传背景的转育,将“蓝矮败”由偏春性向冬性、半冬性的遗传背景转育,并组配筛选适于黄淮主麦区及北方冬麦区的小麦杂交种。

2008年开始,耿爱民为首的技术团队从杂交小麦育种技术研究、彩色小麦新品种选育、拓建轮选群体与基因库研究等不同方面对“蓝矮败”展开了科研攻关。

用耿爱民的话来说,“蓝矮败”就像磁石般吸引着他和团队成员的心。他们对“蓝矮败”的研究,也深深地扎根在麦田里。

且不说在授粉和收获的日子,耿爱民和团队成员要顶着烈日高温,起早贪黑连续多日在麦田里高强度地劳动,在获取实验数据过程中,也同样需要付出艰辛。

研究起步阶段经费有限,为了观察塑料大棚里种植的“蓝矮败”的生长发育规律与温湿度(气温、地温等)的关系,他和团队成员“驻扎”在大棚里,连续24小时观测记录,每小时记载一组来自不同位点的几十个数据,从种到收,经历了从寒露到芒种的17个节气。

也正是在这样的蹲点、调查、记录、比较之中,“蓝矮败”的利用之路渐渐明晰。

“弱冬性、半冬性材料,同行材料距离棚膜边越近其发育进程越快,有的材料在大棚最低矮处已经拔节临近孕穗,而其远端较高处(距棚膜1米处)麦苗还在分蘖期或刚开始拔节,这一发现对今后鉴别品种的冬春性具有重要意义,尤其是对延长与调节品种花期,增加不同材料间花期相遇机会意义重大。”

这是耿爱民在2009年1月20日的小麦调查日记中记述的一段。这样的发现,足以让他们“一扫疲惫”。也正是这样的一个个进展,累积成了“蓝矮败”的种质创新和品种选育技术的突破。

硕果累累 前景广阔

今年5月,耿爱民及其团队完成的“利用‘蓝矮败’小麦进行种质创新和品种选育技术研究”顺利通过了有关部门的鉴定。

细数8年,可谓硕果累累。耿爱民及团队成员征集引进1100多份小麦种质资源进行了种植鉴定与分类,利用“蓝矮败”小麦拓建了21个轮选群体,包括11个功能性状轮选群体、9个区域类型轮选群体和1个综合基因库。

同时,研究形成了以四种评价方法为核心的不同类型轮选群体改良效果的评价体系。解决了“蓝矮败”轮选群体花期不遇、花药不外挂、种质的利用等技术难题,明确了各种类型轮选群体中“蓝矮败”及父本群体的选择技术与技巧,研究了“蓝矮败”轮选群体的遗传规律,制定了操作技术规程。

此外,在彩色小麦育种研究上,他们研究提出利用“蓝矮败”选育蓝粒小麦品种的育种途径和技术规程,制订实施了蓝粒小麦品种的大品种追赶与超越战略,育成了具有保健功能的彩色小麦新品种。而随着人们对健康的重视,具有优良营养品质和保健价值的彩色小麦也越来越受到市场的青睐,彩色小麦广阔的市场空间可期。

他们系统研究了利用“蓝矮败”小麦筛选强优势组合和杂交制种技术,明确了强优势组合的比例,筛选出9个强优势组合,其产量较对照增产15%左右,最大增幅达25.2%。耿爱民告诉《中国科学报》记者,小麦是迄今为止仍未大面积应用杂交种的最大粮食作物,而“蓝矮败”种质的种种特性,使得依托其选育的小麦杂交种更适宜于专业化生产和产业化开发。

不仅如此,“蓝矮败”还是一个种质创新的理想平台与载体工具,他们已创制了矮秆、蓝矮、蓝败等8类50多份新型种质材料,这座宝库仍待发掘。耿爱民表示,他们的下一步工作就是要运用“蓝矮败”载体及其轮选群体种质创新平台,创新更多更好的种质,选育更多优质高产稳产的品种。

“蓝图辉煌须有粮,矮弱受制诸列强,败必出自粮荒闹,是国安邦粮为上,口中无粮不强刚,粮足何惧霸权狂,保建国际新秩序,证明华夏有力量。”这是耿爱民在繁忙的科研工作之余,写的一首藏头诗——“蓝矮败是口粮保证”。

让“蓝矮败”保障口粮安全,这不仅是“小麦人”绘就的粮食安全的美好愿景,更是耿爱民这样的小麦专家们数十年如一日默默挥洒汗水、扎根土地作科研的最佳注解。

作者:admin 来源:未知 

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