分子育种将优势聚合

点击量:     来源:经济日报     时间:2017年11月08日    作者:小汤山农业园管理员
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  深秋,江苏沭阳县青伊湖农场,沉甸甸的稻穗压弯了枝头。这片金色的“海洋”,是中科院遗传与发育生物学研究所李家洋研究组的试验田,在这里,他们培育的水稻新品种——嘉优中科1号正等待收割。

  “平均亩产911.3公斤,这一运用‘分子模块设计’技术育成的水稻新品种,对引领我国育种技术体系的升级换代,保障我国粮食生产安全,具有重大的现实意义。”实收测产结束,江苏省农业委员会副主任张坚勇如是评判。

  长江中下游稻区是我国重要的水稻主产区,历史上一直是水稻育种水平和生产水平非常高的地区。但近20年来,该地区水稻产量进入缓慢增长期,究其原因,主要是产量与早熟、品质、抗病虫和抗逆性等其他优良性状之间存在难以调和的矛盾。比如,高产的往往品质差、抗虫害能力低;反之,这些性状好的水稻往往又不高产。

  是否存在水稻质与量的“黄金分割点”?这是科学家们探索了几十年的问题。然而长期以来,常规育种面临育种周期长(一般需10年以上)、品种间遗传多样性狭窄、效率较低等问题,很难选育出突破性优异品种。

  “分子模块设计,简单说即分子育种。”李家洋解释,不同品种的水稻有不同的特性,有的抗倒伏,有的抗虫,有的更高产……这些特性通常由某些基因决定。可到底是谁在某一方面拥有与众不同的优势?“分子模块设计育种”就是通过基因分析找到水稻基因和性状的对应关系,按照需求的不同,将优势聚合,“设计”出不同的水稻新品种。打个比方,常规育种好比在相亲时海选,分子育种则是从经过层层筛选之后的优秀“对象”里选择。

  但这并不是转基因技术。中科院遗传发育所副研究员刘贵富说,转基因技术是通过基因转化技术将外源基因转到待改良或目标材料中,而分子模块设计育种中所需要的基因都是水稻基因,只是通过分子技术手段进行检测,来决定哪些基因是科学家们育种需要的、哪些基因是不需要的。

  “与常规育种技术相比,这一育种新方法克服了育种周期长、偶然性大和育种效率低下等缺点,可以对当前应用的品种缺点进行精确改良,更容易实现多个优良基因(性状)的聚合。”李家洋说。有关研究成果表明,利用该方法,每一代的杂交育种周期有望从现在的8年缩短至3到5年。

  精准“发力”,利用嘉恢306恢复系作为底盘品种,导入理想株型分子模块、抗稻瘟病分子模块和早熟模块,研究组选育出了优良恢复系——中科嘉恢1号,并同不育系嘉66A配制育成嘉优中科1号。2016年,嘉优中科1号在江苏沭阳进行了万亩连片示范片种植,获得巨大成功:2016年11月3日,江苏省农委组织专家实测900亩,平均亩产843.4公斤,比当地主栽品种每亩增产200公斤以上。按每公斤稻谷2.8元计,在不增加任何成本的情况下,每亩可以增收560元以上。

  不仅如此,采用了分子模块设计育种技术的嘉优中科1号还具有更加理想的株型株叶形态:苗期起发快、株高适中、植株紧凑、生长清秀、分蘖力中等、成穗率较高、剑叶挺拔直立、穗大粒多、结实率较高、谷粒金黄色、成熟一致、熟期转色好、抗倒性强,且田间调查表现病害轻。

  高产、多抗、早熟、矮秆抗倒。“嘉优中科1号既实现了超高产和抗性提升的完美结合,又实现了种植区域北移,在长江中下游地区有着广阔的推广前景,未来可在长江以北作一季中稻,在长江以南作单季晚稻或连作晚稻。”专家们表示。

  李家洋透露,目前研究组已经育成了嘉优中科1号、2号和3号三个杂交粳稻新品种,并分别通过2016年上海市、江西省和浙江省审定,同时嘉优中科系列后续新组合也正在参加不同省份的区试。


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