油菜良種科技創(chuàng)新規(guī)劃(2016~2020)
油菜是我國(guó)最重要的油料作物,其產(chǎn)油量占國(guó)產(chǎn)油料作物產(chǎn)油量的55%左右,發(fā)展油菜生產(chǎn)對(duì)保障我國(guó)食用油安全和糧食安全的意義重大。油菜良種科研攻關(guān),是引領(lǐng)油菜產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)方式發(fā)展的核心關(guān)鍵,為貫徹落實(shí)《國(guó)務(wù)院關(guān)于加快推進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)作物種業(yè)發(fā)展的意見》(國(guó)發(fā)〔2011〕8號(hào))和《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于深化種業(yè)體制改革提高創(chuàng)新能力的意見》(國(guó)辦發(fā)〔2013〕109號(hào)),制定本規(guī)劃。
1.1 現(xiàn)狀與問題
中國(guó)是世界油菜主產(chǎn)國(guó)之一,面積和總產(chǎn)均占世界25%左右。我國(guó)油菜主要分布在長(zhǎng)江中下游地區(qū)、西南地區(qū)、西北地區(qū)和南方雙季稻區(qū)。年均種植面積達(dá)733.3萬(wàn)hm2,總產(chǎn)1 400萬(wàn)t,是僅次于水稻、玉米、小麥的第四大農(nóng)作物。與發(fā)達(dá)國(guó)家不同,我國(guó)油菜生產(chǎn)主要利用長(zhǎng)江流域冬閑田種植,不僅不與糧食作物爭(zhēng)地,而且有利于改善土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤有機(jī)質(zhì)含量、減輕禾本科作物病蟲害。據(jù)估算,目前長(zhǎng)江流域還有426.7萬(wàn)hm2冬閑田可發(fā)展油菜,可新增收菜籽900萬(wàn)t以上。
1949年以來,我國(guó)油菜育種建立了系統(tǒng)種業(yè)自主創(chuàng)新體系,全國(guó)擁有油菜研發(fā)基地52個(gè),其中部級(jí)基地39個(gè),省級(jí)基地13個(gè),建成了以國(guó)家油料作物改良中心、8個(gè)油菜分中心為基礎(chǔ)的油菜種業(yè)創(chuàng)新基地;建成了全國(guó)油菜種質(zhì)資源庫(kù);初步建立起油菜分子標(biāo)記輔助選擇、小孢子培養(yǎng)等現(xiàn)代育種技術(shù)體系。2001年以來,全國(guó)共審定中油雜、華油雜、中雙、湘油、青雜等一系列突破性雙低油菜品種850多個(gè)。常年油菜制種基地面積在1.3萬(wàn)hm2以上,全國(guó)油菜用種量約2 300萬(wàn)kg(按照87.8%良種率計(jì)算),總市值達(dá)40億元,種業(yè)企業(yè)毛利7.4億元,參與油菜經(jīng)營(yíng)的企業(yè)約200個(gè)。
經(jīng)過多年努力,我國(guó)油菜種業(yè)在自主創(chuàng)新的基礎(chǔ)上,不斷引進(jìn)吸收國(guó)外先進(jìn)的育種成就,形成了我國(guó)特色的油菜品種選育理論和技術(shù)體系,在雜種優(yōu)勢(shì)利用、高含油量遺傳與改良、抗(耐)菌核病育種、功能基因組研究等方面具備世界領(lǐng)先優(yōu)勢(shì),定位了與油菜產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性、花期、育性等很多重要性狀相關(guān)基因,克隆了控制育性恢復(fù)、含油量、油酸含量等性狀的功能基因。
與發(fā)達(dá)國(guó)家相比,我國(guó)在生物技術(shù)育種、適用機(jī)械化品種選育等方面存在較大差距。一是育成品種競(jìng)爭(zhēng)力較弱。缺乏高產(chǎn)高抗高油高效適合機(jī)械化生產(chǎn)的品種,與德國(guó)、法國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家相比,單產(chǎn)偏低。二是育種效率較低。可供育種利用的緊密連鎖分子標(biāo)記較少;MAS等分子技術(shù)在育種上應(yīng)用少,育種周期長(zhǎng)。三是缺乏突破性種質(zhì)資源。新型授粉控制系統(tǒng)、抗病、矮桿、抗逆、抗裂角、高產(chǎn)等材料缺乏。四是種子生產(chǎn)和加工檢測(cè)技術(shù)不能適應(yīng)現(xiàn)代種業(yè)需求。油菜種子安全儲(chǔ)藏、包衣、活力提升等健康種子加工技術(shù)體系尚未建立。
1.2 趨勢(shì)與需求
1.2.1 生產(chǎn)方式多元化對(duì)品種性狀提出新的需求
當(dāng)前我國(guó)油菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)是大力提高單產(chǎn)、含油量和改良特殊脂肪酸品質(zhì),推進(jìn)油菜機(jī)械化生產(chǎn),顯著提高生產(chǎn)效率和效益。在當(dāng)前形勢(shì)下,對(duì)油菜品種提出了早熟三高需求,一是具備高產(chǎn)、高抗、高效等特性,適應(yīng)當(dāng)前機(jī)械化生產(chǎn)的需求;二是適當(dāng)縮短生育期,適應(yīng)雙季稻產(chǎn)區(qū)180 d的生長(zhǎng)周期需求;三是提高含油量、油酸等品質(zhì)性狀,滿足加工業(yè)和高檔食用油市場(chǎng)的需求。
1.2.2 分子育種逐漸成為重要的育種手段
目前,我國(guó)已經(jīng)完成了油菜基因組測(cè)序,建立了基因組信息共享平臺(tái),為分子育種奠定了世界領(lǐng)先條件。今后將進(jìn)一步建立全國(guó)共享的油菜分子標(biāo)記育種平臺(tái)和表型鑒定平臺(tái),開發(fā)與產(chǎn)量、品質(zhì)、株型、抗倒、抗裂角、抗菌核病、抗根腫病、耐漬、抗旱、抗蟲、抗除草劑等性狀緊密連鎖的實(shí)用分子標(biāo)記,分離和轉(zhuǎn)化相關(guān)功能基因,提高選擇的準(zhǔn)確性和效率,加快育種進(jìn)程,將是我國(guó)油菜育種技術(shù)的發(fā)展方向。
1.2.3 重建新型育種體系是國(guó)家政策和市場(chǎng)的未來方向
目前我國(guó)油菜育種機(jī)構(gòu)小而多、企業(yè)研發(fā)投入積極性不高。要加快科研院所新品種創(chuàng)新要素(人才、資源、儀器、設(shè)備等)向企業(yè)的轉(zhuǎn)移或緊密合作。重新構(gòu)建新型油菜種業(yè)體系,實(shí)現(xiàn)分工合理,市場(chǎng)導(dǎo)向明確,產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的育種創(chuàng)新機(jī)制,將成為今后一段時(shí)期的探索重點(diǎn)。
2.1 規(guī)劃思路
根據(jù)我國(guó)油菜產(chǎn)業(yè)向機(jī)械化、早熟、三高升級(jí)轉(zhuǎn)型的種業(yè)科技需求,組織國(guó)內(nèi)油菜種業(yè)科技資源聯(lián)合攻關(guān),推動(dòng)油菜種質(zhì)資源創(chuàng)新、高效分子育種、新品種創(chuàng)制、制繁種、種子加工和運(yùn)行機(jī)制等關(guān)鍵技術(shù)突破,選育適應(yīng)油菜機(jī)械化生產(chǎn)需要的早熟三高新品種,顯著提高我國(guó)油菜單產(chǎn)、品質(zhì)、含油量、抗性。建立與產(chǎn)業(yè)緊密結(jié)合的種業(yè)科技人才、基地、平臺(tái),創(chuàng)新商業(yè)化育種模式,打造具有研發(fā)能力的油菜制繁種一體化種業(yè)企業(yè),全面提升我國(guó)油菜種業(yè)自主創(chuàng)新能力、成果轉(zhuǎn)化能力、持續(xù)發(fā)展能力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。
2.2 基本原則
堅(jiān)持產(chǎn)業(yè)發(fā)展導(dǎo)向,強(qiáng)化種業(yè)科技創(chuàng)新。以滿足油菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求為導(dǎo)向,進(jìn)一步強(qiáng)化油菜良種科技創(chuàng)新,將科技優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為油菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力,充分發(fā)揮種業(yè)科技創(chuàng)新對(duì)現(xiàn)代油菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支撐和引領(lǐng)作用。
堅(jiān)持原始創(chuàng)新,強(qiáng)化公益性基礎(chǔ)研究。鼓勵(lì)科研院所和高等院校加強(qiáng)公益性基礎(chǔ)研究,系統(tǒng)規(guī)劃研究重點(diǎn)和內(nèi)容,加快研發(fā)適應(yīng)現(xiàn)代油菜種業(yè)發(fā)展的新方法、新技術(shù)、新材料,不斷提升我國(guó)科技創(chuàng)新能力。
堅(jiān)持科企合作,強(qiáng)化種業(yè)機(jī)制創(chuàng)新。建立產(chǎn)學(xué)研分工明確、有效結(jié)合的科技創(chuàng)新體系。建立技術(shù)創(chuàng)新市場(chǎng)導(dǎo)向機(jī)制、產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制、技術(shù)創(chuàng)新激勵(lì)機(jī)制、科研資源管理和有償使用機(jī)制(公平公正、公開透明、共享共用)。
3.1 總體目標(biāo)
發(fā)掘一批目標(biāo)性狀突出、綜合性狀優(yōu)良的油菜基因資源,建立現(xiàn)代分子生物學(xué)與傳統(tǒng)育種技術(shù)相結(jié)合的高效分子育種技術(shù)體系,培育一批高產(chǎn)、高油、高抗、適宜機(jī)械化生產(chǎn)的油菜新品種,研發(fā)高效安全制種繁種高活力種子加工和儲(chǔ)藏技術(shù),逐步建立起以品種創(chuàng)新為核心、良種供應(yīng)有保障、信息化網(wǎng)絡(luò)健全、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)的現(xiàn)代油菜種業(yè)體系?!笆濉蹦刮覈?guó)油菜種業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力顯著提高,保障我國(guó)食用油的安全供給。
3.2 具體目標(biāo)
種質(zhì)資源:創(chuàng)新挖掘一批突破性種質(zhì)和功能基因。引進(jìn)并鑒定具有品質(zhì)、農(nóng)藝、抗性性狀突出的種質(zhì)資源100~150份;創(chuàng)制新種質(zhì)50~100份;分離出育性、高含油量、抗病、抗逆、株型、營(yíng)養(yǎng)高效等重要性狀的基因10~15個(gè);探索亞基因組間雜種優(yōu)勢(shì)利用潛力。
核心技術(shù):建立高通量的分子育種關(guān)鍵技術(shù),定位與產(chǎn)量、株型、品質(zhì)、抗病、抗逆、雜種優(yōu)勢(shì)等性狀有關(guān)的QTL 60~80個(gè),研制油菜分子育種技術(shù)體系和專用SNP芯片產(chǎn)品,開發(fā)緊密連鎖的分子標(biāo)記100~120個(gè)。
品種創(chuàng)制:育成一批突破性高產(chǎn)高油適應(yīng)機(jī)械化作業(yè)的油菜新品種。創(chuàng)造新型不育系統(tǒng)、高含油量、多抗、營(yíng)養(yǎng)高效等優(yōu)良育種親本和新品系50~100份;選育新品種80~100個(gè),產(chǎn)量比“十二五”末育成品種提高5%以上,含油量高于43%,品質(zhì)達(dá)到國(guó)家油菜雙低標(biāo)準(zhǔn),具備抗倒、穩(wěn)產(chǎn)、抗逆等適合機(jī)械化生產(chǎn)性狀,其中突破性新品種8~10個(gè)。
品種產(chǎn)業(yè)化:建立機(jī)械化高效良種繁育和種子加工技術(shù)。建立以精量播種機(jī)、噴藥機(jī)、分段收獲機(jī)、烘干機(jī)為主的全程機(jī)械化的高效制繁種和種子加工技術(shù);建立油菜室內(nèi)純度快速檢測(cè)技術(shù);制定油菜種子儲(chǔ)藏環(huán)境條件標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù);新品種累計(jì)示范推廣面積133.3萬(wàn)hm2以上。
種業(yè)平臺(tái):建立全國(guó)布局的油菜新品種規(guī)?;瘻y(cè)試網(wǎng)絡(luò);研制適合我國(guó)油菜新品種選育的高通量高效鑒定SNP芯片和檢驗(yàn)平臺(tái);建立小孢子培養(yǎng)平臺(tái)和精準(zhǔn)表型鑒定平臺(tái),提高資源的利用率;建立產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的種業(yè)創(chuàng)新平臺(tái),培育具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的企業(yè)。
4.1 新型油菜育種親本資源創(chuàng)制與新基因發(fā)掘
廣泛收集和鑒定國(guó)內(nèi)外重要品種資源,利用遠(yuǎn)緣雜交、多倍體化、理化誘變、基因定向修飾、小孢子培養(yǎng)、細(xì)胞工程等技術(shù)手段重點(diǎn)開展對(duì)機(jī)械化性狀和早熟性狀的定向改良;創(chuàng)造新型安全穩(wěn)定雄性不育系統(tǒng)、高含油量和蛋白質(zhì)、優(yōu)異脂肪酸組成、抗菌核病與根腫病、抗旱耐漬、抗裂角、NPK營(yíng)養(yǎng)高效等優(yōu)良育種親本材料,克隆具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重要功能相關(guān)基因。
4.2 高通量油菜分子育種技術(shù)
在現(xiàn)有雜種優(yōu)勢(shì)利用技術(shù)的基礎(chǔ)上,研究油菜雜種優(yōu)勢(shì)形成的分子機(jī)理;完善細(xì)胞工程育種技術(shù),開發(fā)與優(yōu)良農(nóng)藝性狀連鎖并且經(jīng)濟(jì)實(shí)用的標(biāo)記,完善多個(gè)重要目標(biāo)性狀重組聚合的分子標(biāo)記技術(shù);在長(zhǎng)江流域上、中、下游3個(gè)生態(tài)區(qū)以及春油菜區(qū)建立穩(wěn)定的油菜測(cè)試網(wǎng)點(diǎn),建立全國(guó)共享的油菜分子標(biāo)記育種平臺(tái)和表型鑒定平臺(tái)。
4.3 突破性新品種創(chuàng)制
突破雜種優(yōu)勢(shì)利用瓶頸,創(chuàng)建新型授粉控制系統(tǒng),創(chuàng)新雜種優(yōu)勢(shì)的利用途徑,進(jìn)一步提高親本配合力和抗性,選育強(qiáng)優(yōu)勢(shì)雜交油菜新品種;針對(duì)長(zhǎng)江中游、下游及黃淮、西南、西北等不同產(chǎn)區(qū)培育高產(chǎn)、抗病、抗逆、適宜機(jī)械化生產(chǎn)的油菜新品種;針對(duì)三熟制產(chǎn)區(qū)培育生育期短、抗菌核病、抗早薹早花、適宜稻稻油三熟輪作的極早熟高產(chǎn)油菜新品種;針對(duì)市場(chǎng)和企業(yè)需求培育超高油酸、高含油量等高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)專用新品種。
4.4 高效安全良種制(繁)種和產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)
完善雜交油菜品種和常規(guī)油菜品種制繁種技術(shù)規(guī)程,研究制種與繁育高產(chǎn)安全栽培技術(shù),篩選種子生產(chǎn)關(guān)鍵機(jī)械裝備,突破油菜制種全程機(jī)械化,提高制種產(chǎn)量和純度,降低生產(chǎn)成本;研制油菜種子分子指紋、根腫病、黑脛病、生活力等檢測(cè)技術(shù),開發(fā)安全可靠的種子處理劑(包衣劑),建立油菜種子處理技術(shù)規(guī)程;開發(fā)種子精選機(jī)和精量包裝機(jī)裝備,鑒定適合小粒種子加工的實(shí)用機(jī)型,建立高效加工技術(shù)規(guī)程。
4.5 共享育種平臺(tái)建設(shè)
利用油菜種質(zhì)資源評(píng)價(jià)、育種方法、品種測(cè)試、種子生產(chǎn)、信息化管理等技術(shù),構(gòu)建分工合理、流水線式的商業(yè)化育種技術(shù)體系。投資建設(shè)油菜規(guī)?;瘻y(cè)試網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、油菜SNP育種芯片試驗(yàn)平臺(tái)、基因轉(zhuǎn)化平臺(tái)、小孢子培育平臺(tái)、人才培育基地,培育具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的油菜育繁推一體化種業(yè)企業(yè),提高我國(guó)油菜育種效率和水平。
5.1 油菜優(yōu)異種質(zhì)資源挖掘與創(chuàng)新
精準(zhǔn)鑒定和發(fā)掘油菜高含油量和蛋白質(zhì)、優(yōu)異脂肪酸組成、抗菌核病、抗旱耐漬、早熟抗凍、理想株型、抗裂角、NPK營(yíng)養(yǎng)高效等重要性狀基因資源;利用遠(yuǎn)緣雜交、誘變和聚合育種等技術(shù),創(chuàng)制安全穩(wěn)定新型雄性不育系和恢復(fù)系、蘿卜細(xì)胞質(zhì)恢復(fù)系、新型亞種間雜種、產(chǎn)量性狀突出、超高含油量、抗根腫病、高抗裂角等資源新材料。
5.2 油菜功能基因組研究
開展基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)研究,建立基因型-表型生物信息數(shù)據(jù)庫(kù);發(fā)掘油菜產(chǎn)量、含油量、高油酸、抗裂角、抗病、抗逆、株型、高光效、根系構(gòu)型等重要性狀目標(biāo)基因的變異位點(diǎn)和作用,解析其功能;闡明油菜高產(chǎn)油量、油菜雜種優(yōu)勢(shì)、抗裂角與抗倒、油菜營(yíng)養(yǎng)高效、菌核病和耐漬性抗性等遺傳與代謝途徑調(diào)控機(jī)制,為指導(dǎo)高產(chǎn)高抗高效機(jī)械化油菜新品種培育提供理論支撐。
5.3 油菜分子設(shè)計(jì)育種技術(shù)
構(gòu)建分子設(shè)計(jì)育種的理論體系,完善細(xì)胞工程育種技術(shù),開發(fā)與農(nóng)藝性狀連鎖并且經(jīng)濟(jì)實(shí)用的分子標(biāo)記,研發(fā)高產(chǎn)、高油、抗病、抗逆、適宜機(jī)械化為重點(diǎn)的油菜分子育種專用SNP芯片等成套產(chǎn)品,建立全國(guó)共享的油菜分子標(biāo)記育種平臺(tái)和表型鑒定平臺(tái),完善覆蓋油菜主產(chǎn)區(qū)的新品種測(cè)試網(wǎng)絡(luò),顯著提高育種效率。
5.4 染色體細(xì)胞工程與誘變育種
構(gòu)建以遠(yuǎn)緣雜交、多倍體化、胚拯救和細(xì)胞融合技術(shù)為核心的育種材料平臺(tái),創(chuàng)制具有優(yōu)良性狀的油菜種質(zhì);應(yīng)用物理、化學(xué)和生物誘變技術(shù)創(chuàng)建油菜產(chǎn)量、含油量、品質(zhì)、抗裂角、抗病、抗逆、株型、高光效、根系構(gòu)型等重要性狀的突變體,建立突變基因高通量發(fā)掘與高效誘變育種技術(shù)體系,豐富油菜種質(zhì)資源。
5.5 油菜強(qiáng)優(yōu)勢(shì)雜交種創(chuàng)制
研究油菜雜種優(yōu)勢(shì)利用途徑中相關(guān)基因功能及育性轉(zhuǎn)換機(jī)制,創(chuàng)新雜種優(yōu)勢(shì)利用途徑,劃分油菜品種的雜種優(yōu)勢(shì)群,開展大規(guī)模的配合力鑒定,創(chuàng)制單產(chǎn)或產(chǎn)油量提高10%以上、抗病性強(qiáng)、抗倒抗逆、適宜機(jī)械化生產(chǎn)的強(qiáng)優(yōu)勢(shì)雜交新品種,配套適合強(qiáng)優(yōu)勢(shì)油菜雜交種的農(nóng)機(jī)農(nóng)藝生產(chǎn)技術(shù)并大面積推廣應(yīng)用。
5.6 油菜良種培育科技工程與示范
針對(duì)長(zhǎng)江中游產(chǎn)區(qū)培育高含油量、抗菌核病、抗凍耐漬、抗倒耐密植的機(jī)械化超高產(chǎn)新品種;針對(duì)西南產(chǎn)區(qū)培育抗根腫病高產(chǎn)油菜新品種;針對(duì)長(zhǎng)江下游及黃淮產(chǎn)區(qū)培育耐遲播、高抗菌核病和凍害、抗倒耐密的機(jī)械化新品種;針對(duì)南方三熟制產(chǎn)區(qū)培育適宜稻稻油三熟輪作的極早熟高產(chǎn)油菜新品種;針對(duì)西北產(chǎn)區(qū)培育春性強(qiáng)、抗旱性強(qiáng)、抗倒耐密的機(jī)械化早熟高產(chǎn)春油菜新品種;針對(duì)市場(chǎng)和企業(yè)需求培育超高油酸、高含油量等高附加值專用新品種。
5.7 油菜制(繁)種技術(shù)研究與示范
研究高質(zhì)高效油菜種子生產(chǎn)技術(shù)、機(jī)械化制(繁)種技術(shù)、原原種擴(kuò)繁技術(shù),重點(diǎn)突破Polima安全制種、化學(xué)雜交劑和隱性細(xì)胞核不育三系制種技術(shù);探索蘿卜細(xì)胞質(zhì)三系制種關(guān)鍵技術(shù),建立相應(yīng)技術(shù)規(guī)程;創(chuàng)新油菜種子生產(chǎn)加工、安全儲(chǔ)藏和質(zhì)量控制技術(shù);對(duì)突破性品種,以后補(bǔ)助形式收購(gòu)或進(jìn)入市場(chǎng)拍賣,委托實(shí)力雄厚的種業(yè)企業(yè)實(shí)施產(chǎn)業(yè)化。
(本刊輯)