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        尋找破解水稻育種難題的“鑰匙”

        2018-11-16 06:45:52李竟涵
        關鍵詞:條矮縮病粳稻稻瘟病

        李竟涵

        這片稻田里展示的就是目前我國水稻育種急需的優(yōu)異性狀突出、具有重要利用價值的水稻優(yōu)異種質(zhì)資源。日前,由中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所和中國水稻研究所聯(lián)合主辦、安徽省農(nóng)業(yè)科學院水稻研究所承辦的全國水稻優(yōu)異種質(zhì)資源現(xiàn)場展示會在安徽合肥舉行。力求將通過精準鑒定和種質(zhì)創(chuàng)制途徑獲得的水稻優(yōu)異種質(zhì)資源與行業(yè)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(yè)的快速發(fā)展。

        保存——每次突破都有它的身影

        中國是亞洲栽培稻的原產(chǎn)地之一,稻作歷史長達上萬年,擁有豐富的水稻種質(zhì)資源。截至2017年,我國國家種質(zhì)庫共保存水稻種質(zhì)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(shù)字還僅僅是表面,對于水稻新品種選育,乃至國家種業(yè)發(fā)展和糧食安全,穩(wěn)定的種質(zhì)資源更是不可或缺。

        “水稻種質(zhì)資源是育種和新基因發(fā)掘的重要物質(zhì)基礎,是維護國家糧食安全和種業(yè)健康發(fā)展的重要戰(zhàn)略性資源?!敝袊r(nóng)業(yè)科學院作物研究所所長劉春明表示,“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(yōu)異種質(zhì)資源的發(fā)掘和利用密切相關?!?/p>

        以水稻矮化育種為例,20世紀50年代,水稻仍以高稈品種為主,易倒伏,阻礙產(chǎn)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(fā)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(shù)高的品種,水稻增產(chǎn)30%~50%。

        無獨有偶,20世紀70年代,也正是一株野敗不育系的發(fā)現(xiàn),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(fā),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(fā)生嚴重,對水稻育種提出了更高的要求。”中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所研究員韓龍植告訴筆者,“不再是單純追求產(chǎn)量增加,如今的水稻育種在產(chǎn)量、品質(zhì)、抗病蟲、抗逆性等方面都面臨嚴峻挑戰(zhàn),篩選育種急需優(yōu)異種質(zhì)資源?!本唧w到種質(zhì)資源的利用方式,韓龍植介紹,目前主要將篩選的優(yōu)異種質(zhì)在育種中作親本利用,同時以優(yōu)異種質(zhì)作為基因源,發(fā)掘優(yōu)異基因并利用于育種。

        水稻育種對維護糧食安全具有重要意義。

        篩選——“千里挑一”的“種質(zhì)軍團”

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

        針對五四時期兒童文學翻譯研究的方法主要可以分為兩大類:第一類是五四時期兒童文學翻譯家研究;第二類是五四時期兒童文學翻譯原則和方法探討。

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

        “要舉辦這樣一場觀摩會并不容易,本次現(xiàn)場共展示的320余份水稻優(yōu)異種質(zhì)資源,都是精挑細選,可謂‘千里挑一’?!卑不帐∞r(nóng)業(yè)科學院副院長李澤福介紹。

        “為了保證能夠篩選出優(yōu)異的水稻種質(zhì)資源,我們首先選擇覆蓋全國所有6個稻作生態(tài)區(qū)、包括29個?。ㄊ?、區(qū))的5680份水稻種質(zhì)資源,其中北方粳稻2660份、南方粳稻615份、秈稻2405份。”韓龍植告訴筆者。

        但這還只是第一步,接下來,育種家們還要再根據(jù)水稻對光溫反應較敏感的特點以及各稻作區(qū)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(tài)鑒定點。北方生態(tài)點鑒定以粳稻為主,南方生態(tài)點鑒定以秈稻和南方粳稻為主,每個點鑒定3000份種質(zhì)資源,從中初篩出190份溫光反應相對遲鈍的優(yōu)異種質(zhì)。

        在此基礎上,還要確定22個鑒定點,進一步對水稻種質(zhì)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(huán)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。”韓龍植說,“最終從2403份粳稻種質(zhì)資源中,篩選出空殼率小于10%的耐冷性極強的種質(zhì)298份?!?/p>

        此次現(xiàn)場展示的320份種質(zhì)資源,就是用了兩年多時間,從5680份材料中篩選出來的優(yōu)異種質(zhì),具有溫光反應遲鈍、優(yōu)質(zhì)(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(yōu)異特性,對破解水稻育種難題、推動種業(yè)發(fā)展具有重要價值。

        利用——“共享育種”應用超2.5億畝

        優(yōu)質(zhì)的資源有了,如何有效利用,讓這些資源真正變成各個地區(qū)急需的品種,也有學問。

        正午時分,觀摩會現(xiàn)場艷陽高照,寧夏農(nóng)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(zhì)名稱的表格,一手掂起稻穗看穗數(shù)、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(zhì)資源。”安永平告訴筆者,稻瘟病是寧夏水稻生產(chǎn)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(chǎn)又抗稻瘟病的優(yōu)異種質(zhì)。

        中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所博士馬小定告訴筆者:“我們給每位與會代表都發(fā)放了表格,大家可以根據(jù)各自的育種目標,遞交所需要的水稻種質(zhì)名單,我們將在12月份統(tǒng)一將這些材料郵寄給各用種單位?!?/p>

        資源不僅僅向科研院校開放,企業(yè)也可以“淘到寶”?,F(xiàn)場就有不少種子企業(yè)帶著發(fā)展中遇到的難題“有備而來”。

        一排排水稻種質(zhì)資源看下來,豐樂種業(yè)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(zhì)?!拔覀兘赇N往廣東、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(xù)高溫多發(fā),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(chǎn)量,急需耐高溫品種。”觀摩結(jié)束時,他已經(jīng)將自己需要的種質(zhì)名單遞交給主辦單位。

        而華智水稻種質(zhì)創(chuàng)新總監(jiān)彭俊華更關注的則是抗病性好的優(yōu)異基因:“我們引進優(yōu)異種質(zhì)資源后會將優(yōu)異基因挖掘出來,為其他育種單位提供平臺服務?!贝送猓€希望找到抗南方黑條矮縮病的優(yōu)異基因?!叭ツ昴戏胶跅l矮縮病在一些稻田大面積發(fā)生,導致水稻減產(chǎn)嚴重,要攻克這一難題,離不開優(yōu)異的種質(zhì)資源?!?/p>

        隨著資源與育種和種業(yè)的合作交流日益緊密,大大推動了我國水稻育種的持續(xù)發(fā)展,為保障糧食安全也做出了積極貢獻。據(jù)統(tǒng)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(chuàng)制表現(xiàn)高產(chǎn)、抗病、抗逆等水稻優(yōu)異種質(zhì)360個。還創(chuàng)建了水稻種質(zhì)創(chuàng)制技術體系和資源共享服務利用平臺,共享培育具有高產(chǎn)、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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