什么是矮敗小麥?
2021-05-26 (來(lái)源: 糖酒網(wǎng))
矮敗小麥,是作物遺傳學(xué)里的親本,也就是母本,她們就像孵化器、加工廠,擔(dān)負(fù)起批量繁殖、培育小麥子孫后代的重任,她們顛覆了傳統(tǒng)的自花授粉方 法,她們的雄粉徹底敗退,只接受來(lái)自不同他花的雄粉,也就是雜交,然后懷孕、哺育、成熟,輪回往復(fù),不斷自我優(yōu)化著小麥的品質(zhì)。她們不僅是一種特異小麥, 更是一種小麥育種方法。
矮敗小麥?zhǔn)侵袊?guó)農(nóng)科院作物所劉秉華研究員創(chuàng)制的具有矮稈基因標(biāo)記的太谷核不育小麥,是具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán) 的遺傳資源。矮敗小麥?zhǔn)谝苑前捀副镜幕ǚ?,其后代總是有一半靠異交結(jié)實(shí)的矮稈不育株,一半靠自交結(jié)實(shí)的非矮稈可育株。矮敗小麥的矮稈不育株像個(gè)基因接受 器,把外來(lái)花粉(基因)接收進(jìn)去并進(jìn)行重組,重組后的基因通過(guò)后代分離出的非矮稈可育株自交純合穩(wěn)定,下個(gè)世代分離出的矮稈不育株可繼續(xù)接收外來(lái)花粉(基因)。
1972年5月的一天,山西省太谷縣郭家堡村女青年高忠麗在小麥品系“2-2-3”繁殖田中發(fā)現(xiàn)1株特殊小麥。遠(yuǎn)看穗子 蓬松,在陽(yáng)光下半透明;近看雌蕊柱頭發(fā)達(dá),雄花敗育,這就是稱之為國(guó)寶的太谷核不育小麥。1980年鄧景揚(yáng)等通過(guò)遺傳分析,明確太谷核不育小麥的不育性受 一個(gè)顯性單基因所控制,這是世界上被發(fā)現(xiàn)的顯性雄性不育天然突變體。
太谷核不育小麥的發(fā)現(xiàn)與鑒定引起了黨和的重視,成立了全國(guó)太谷核不育小麥研究與利用協(xié)作組,在理論研究和育種應(yīng)用等方面聯(lián)合攻關(guān),研究工作取得了重要進(jìn)展,太谷核不育基因定位是取得的突出成果之一。
1986年中國(guó)農(nóng)科院作物所小麥專家等利用染色體組定位和端體分析一套新的定位程序和方法,將太谷核不育基因定位在4D染色體短臂上,距離著絲點(diǎn)31.16個(gè)交換單位處。
太谷核不育小麥應(yīng)用于育種實(shí)踐,有一些不盡人意的地方,例如它要人工鑒別育性,輪選群體株高逐漸升高等。為了解決這個(gè)問(wèn)題,我們?cè)谔群瞬挥虺晒Χ?位的基礎(chǔ)上,以株高不足30厘米的矮變一號(hào)小麥為標(biāo)記性狀供體,通過(guò)雜交、測(cè)交和細(xì)胞學(xué)研究,從測(cè)交后代群體中篩選具有矮稈性狀標(biāo)記的太谷核不育小麥。第 1輪的測(cè)交后代群體是321株,沒(méi)有出現(xiàn)需要的矮稈不育類型;第2輪的群體擴(kuò)大到3248株,仍然沒(méi)有出現(xiàn)矮稈不育類型;第三輪的群體是5216株,終 從中篩選到1株我們需要的矮稈不育類型。這一株矮稈不育小麥,用其它小麥品種授粉,后代群體中分離出一半矮稈株,表現(xiàn)雄性不育,一半非矮稈株,表現(xiàn)正常可 育,由于群體中的矮稈株都是雄性敗育的,所以命名為“矮敗小麥”。
矮敗小麥?zhǔn)侵袊?guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的寶貴遺傳資源,具有極高的技術(shù)含 量。首先,矮敗小麥含有農(nóng)作物中雄性敗育徹底,不育性穩(wěn)定的太谷核不育基因。第二,矮敗小麥含有小麥中降稈作用強(qiáng),來(lái)自于矮變一號(hào)的顯性矮稈基因。 第三,太谷核不育小麥的顯性不育基因與矮變一號(hào)的顯性矮稈基因在4D染色體短臂上連鎖十分緊密,交換率僅為0.18%。第四,矮敗小麥后代群體中有一半靠 異交結(jié)實(shí)的矮稈不育株,一半靠自交結(jié)實(shí)的非矮稈可育株,異交有利于基因的交流與重組,自交則有利于基因的純合與穩(wěn)定,矮敗小麥兼有異花授粉和自花授粉的特 性,是便利的遺傳改良工具。利用它,可以進(jìn)行復(fù)合雜交、階梯雜交、聚合雜交和輪回選擇,同時(shí)在分子育種中也有廣闊的發(fā)展前景。
經(jīng)過(guò)10多年不懈探索與反復(fù)實(shí)踐,中國(guó)農(nóng)科院建立了矮敗小麥育種技術(shù)新體系。這個(gè)體系包括理想輪回選擇工具,簡(jiǎn)單有效的輪回選擇技術(shù),豐富多樣的輪回選擇群體,表現(xiàn)優(yōu)異的新品種(系)。
利用矮敗小麥這個(gè)便利遺傳改良工具,把眾多親本的有益基因輸入輪選群體,經(jīng)過(guò)反復(fù)異交、選擇和系譜程序,選育出各具特色的適合不同生態(tài)地區(qū)的小麥新品種。矮敗小麥輪選群體是新品種的加工廠和孵化器,矮敗小麥技術(shù)是選育小麥新品種的育種技術(shù)平臺(tái)。
2003年中國(guó)小麥新品種展示北京試點(diǎn)有42個(gè)品種參加,在產(chǎn)量位居前10名的品種中,有5個(gè)品種是用矮敗小麥技術(shù)選育出來(lái)的,、二、三名都是用矮敗小麥技術(shù)選育出來(lái)的。
輪選987是利用矮敗小麥技術(shù)選育出來(lái)的第1個(gè)國(guó)審品種。這個(gè)品種表現(xiàn)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、綜合抗性好、適應(yīng)范圍廣。
輪選987參加北方冬麥區(qū)區(qū)域試驗(yàn),生產(chǎn)試驗(yàn)、生產(chǎn)示范和新品種展示,其產(chǎn)量都名列,比對(duì)照平均增產(chǎn)14.6%;輪選987在淮海農(nóng)場(chǎng)農(nóng)科所試驗(yàn)點(diǎn) 畝產(chǎn)達(dá)到715公斤;輪選987參加黃淮北片預(yù)試,其產(chǎn)量在22個(gè)參試品種中名列,比對(duì)照增產(chǎn)12.1%。輪選01-1是利用矮敗小麥技術(shù)選育的又一 個(gè)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、綜合抗性好的新品種。該品種2005年參加河南省冬水組預(yù)試,在106個(gè)參試品種中脫穎而出,產(chǎn)量住居;2006年參加河南省冬水Ⅲ組 區(qū)域,產(chǎn)量位居14個(gè)參試品種名,比對(duì)照豫麥49增產(chǎn)7.23%,比對(duì)照周麥18增產(chǎn)5.24%。
現(xiàn)在已有50余家科研單位和高等院校引進(jìn)矮敗小麥,建立矮敗小麥輪選群體近百個(gè),已選育出新品種10多個(gè),有50多個(gè)品系正在參加國(guó)家、省(市)區(qū)域試驗(yàn)。
矮敗小麥創(chuàng)制與育種技術(shù)新體系成果通過(guò)了農(nóng)業(yè)部組織的技術(shù)鑒定,鑒定委員會(huì)認(rèn)為:“矮敗小麥這個(gè)獨(dú)特的遺傳資源屬國(guó)際首創(chuàng)”,“該項(xiàng)研究創(chuàng)新性強(qiáng)、 實(shí)用效果好,發(fā)展?jié)摿Υ?,總體上處于國(guó)際水平”?!熬G色革命之父,諾貝爾獎(jiǎng)獲得者布勞格博士將其譽(yù)為小麥育種的革命”。美國(guó)院士、世界分子 育種學(xué)家、康乃爾大學(xué)教授Tanksley博士看中矮敗小麥在分子育種中的應(yīng)用前景,派人來(lái)華洽談合作事宜。
矮敗小麥育種技術(shù)體系 是中國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新性科研成果,是小麥育種技術(shù)的重大突破,受到國(guó)內(nèi)外專家的高度重視。中國(guó)農(nóng)業(yè)作物所劉秉華研究員等專家,日前在“ 屆全國(guó)矮敗小麥育種技術(shù)研討會(huì)”上共同呼吁,希望有關(guān)部門加大對(duì)矮敗小麥研究利用工作的支持力度,將矮敗小麥研究納入國(guó)家專項(xiàng),以推動(dòng)矮敗小麥育種技術(shù)的 持續(xù)發(fā)展與創(chuàng)新,確保我國(guó)在該領(lǐng)域的地位。
矮敗小麥?zhǔn)侵袊?guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的寶貴遺傳資源。據(jù)中國(guó)農(nóng)科院院長(zhǎng)翟虎渠研究員介紹,隨著現(xiàn)代作物分子育種技術(shù)的發(fā)展,矮敗小麥更顯現(xiàn)出它獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。將矮敗小麥輪回選擇育種體系與分子育種體系進(jìn)行整合,從而可以大幅度提高小麥育種效率。
為提升中國(guó)小麥育種水平,與會(huì)專家建議,應(yīng)聯(lián)合中國(guó)小麥育種優(yōu)勢(shì)單位,建立矮敗小麥全國(guó)協(xié)作網(wǎng),大力全速推進(jìn)矮敗小麥育種技術(shù)的推廣應(yīng)用,提升我國(guó) 小麥育種整體水平;將矮敗小麥育種技術(shù)與分子技術(shù)進(jìn)行有機(jī)整合,創(chuàng)建矮敗小麥分子育種技術(shù)平臺(tái);明確雄性不育的遺傳本質(zhì),將其基因通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)轉(zhuǎn)移到其 它作物上,更廣泛地利用我國(guó)這一寶貴基因資源。
近年來(lái),中國(guó)專家在矮敗小麥研究利用中取得了令人鼓舞的成果:輪選987是利用矮敗小麥 技術(shù)選育出來(lái)的個(gè)國(guó)審品種。這個(gè)品種表現(xiàn)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、綜合抗性好、適應(yīng)范圍廣。在北方冬麥區(qū)區(qū)域試驗(yàn),生產(chǎn)試驗(yàn)、生產(chǎn)示范和新品種展示,其產(chǎn)量都名列 ;輪選01-1是利用矮敗小麥技術(shù)選育的又一個(gè)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、綜合抗性好的新品種。該品種2005年參加河南省冬水組預(yù)試,在106個(gè)參試品種中脫穎而 出,產(chǎn)量位居?,F(xiàn)在全國(guó)已有50余家科研單位和高等院校引進(jìn)矮敗小麥,建立矮敗小麥輪選群體近百個(gè),已選育出新品種10多個(gè),有50多個(gè)品系正在參加 國(guó)家、省(市)區(qū)域試驗(yàn)。
現(xiàn)在,“矮敗小麥創(chuàng)制與育種技術(shù)新體系”成果已通過(guò)農(nóng)業(yè)部組織的技術(shù)鑒定,鑒定委員會(huì)認(rèn)為:“矮敗小麥這 個(gè)獨(dú)特的遺傳資源屬國(guó)際首創(chuàng)”,“該項(xiàng)研究創(chuàng)新性強(qiáng)、實(shí)用效果好、發(fā)展?jié)摿Υ?,總體上處于國(guó)際水平”。綠色革命之父、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者布勞格博士將其譽(yù) 為“小麥育種的革命”。矮敗小麥已經(jīng)受到各方面的關(guān)注,展現(xiàn)了廣闊的發(fā)展前景。
用中國(guó)獨(dú)有的遺傳資源“矮敗小麥”育種平臺(tái)選育的“輪選 987”等10個(gè)新品種,在今年的小麥生產(chǎn)中表現(xiàn)出獨(dú)特高產(chǎn)、抗病的優(yōu)越性。6月13日,在北京通縣正待開(kāi)鐮收割的1800多畝國(guó)審小麥新品種“輪選 987”,經(jīng)專家估產(chǎn),畝產(chǎn)破600公斤高產(chǎn)紀(jì)錄。 中國(guó)農(nóng)科院院長(zhǎng)翟虎渠在通縣漷縣鎮(zhèn)的小麥現(xiàn)場(chǎng)上介紹,目前在河南、山東、江蘇、河北、陜西、西藏等不同地區(qū),根據(jù)不同的選育目的,構(gòu)建的100多個(gè)矮敗 小麥育種“加工廠”,已選育出“輪選987”、“皖麥42號(hào)”、“淮麥16號(hào)”、“川麥41”、“晉春14號(hào)”、“伊農(nóng)21”等10個(gè)新品種,累計(jì)推 廣面積2000萬(wàn)畝以上,大大提高了小麥的育種效率。
專家當(dāng)天現(xiàn)場(chǎng)考察的“輪選987”,集高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和廣適性于一體,它的特點(diǎn)是后期 灌漿快、抗寒、抗病能力明顯增強(qiáng)。2004年在黃淮南片國(guó)家區(qū)域試驗(yàn)中創(chuàng)造了小區(qū)折合畝產(chǎn)715公斤的高產(chǎn)紀(jì)錄。2005年,它的種植面積達(dá)到100萬(wàn)畝 以上。在國(guó)家小麥區(qū)域試驗(yàn)的北部冬麥區(qū)試中,產(chǎn)量都名列。
專家說(shuō),在3年的推廣示范中,“輪選987”品種在高肥水條件下,能實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)更高產(chǎn),比對(duì)照品種增產(chǎn)15%以上;在一般肥水條件下,在中下等地力或偏沙土地種植,抗逆性、耐瘠薄、適應(yīng)性和穩(wěn)產(chǎn)性突出,增產(chǎn)幅度超過(guò)20%,使中低產(chǎn)田實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)。
“輪選987”品種的成功選育,歸功于其所采用的小麥育種方法的變革。為“矮敗小麥”創(chuàng)制和“輪選987”選育傾注多年心血的劉秉華研究員說(shuō),作為育種 工具的“矮敗小麥”,就像良種“加工廠”,可以源源不斷地培育出滿足不同需求的新品種。2006年,共有50多個(gè)利用“矮敗小麥”育種技術(shù)選育的新品系, 參加國(guó)家及省級(jí)區(qū)域試驗(yàn)和預(yù)備試驗(yàn),都表現(xiàn)出早熟、高產(chǎn)、抗病、品質(zhì)好的特點(diǎn)。
以“矮敗小麥”為工具的輪回選擇育種技術(shù),是有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)際的原創(chuàng)性成果?!熬G色革命之父”、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者布勞格將其譽(yù)為“小麥育種的革命”。
目前,中國(guó)農(nóng)業(yè)已分別在河南新鄉(xiāng)和江蘇淮安建立了矮敗小麥育種技術(shù)創(chuàng)新中心和分中心,還與全國(guó)30多家農(nóng)業(yè)高校和科研院所合作建立了矮敗小麥育種技術(shù)應(yīng)用協(xié)作網(wǎng)。此次“輪選987”新品種及示范良種良法配套技術(shù)的成功,可以加快高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)小麥新品種的推廣速度。
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