這幾年,在山東省高青縣,一種名叫“藍矮敗”的“神麥”進入了農民視野。“藍矮敗”是什么?它為何被叫作“神麥”?有著怎樣的開發(fā)利用前景?帶著這些問題,三夏時節(jié),記者來到高青,試圖通過對高青縣黃泛平原作物研究所創(chuàng)建人、原國家小麥業(yè)技術體系濱州綜合試驗站站長耿愛民的采訪揭開這些謎底。
為小麥雜種優(yōu)勢利用增加一條全新途徑
生物界中,雜種優(yōu)勢普遍存在。在小麥上,二十世紀四十年代,國際上便開始利用三系、化殺、無融合生殖、核不育、光溫敏等多條途徑開展雜交小麥研究,但進展緩慢。1972年,一個名叫高忠麗的女知青在山西省太谷縣麥田發(fā)現一種小麥不育株,業(yè)內專家將其稱為“太谷核不育”,國際基因組織將其核不育基因命名為“Ms2”。耿愛民說:“這種小麥不育株麥穎開張角度大,開張時間長,柱頭外露,授粉可以結實,后來研究證實它是顯性單基因控制的核不育種質。”
后來,劉秉華等專家將顯性矮稈基因Rht10與太谷核不育基因Ms2成功連鎖在4D染色體短臂上,創(chuàng)制成功“矮敗”,并獲得2010年國家科技進步一等獎。“矮敗”即矮稈敗育。在此基礎上,專家們又將藍粒性狀基因導入“矮敗”小麥材料中,培育出了“藍矮敗”不育種質。
耿愛民說:“‘藍矮敗’是一個種質創(chuàng)新的優(yōu)異平臺,更適宜于創(chuàng)建輪選群體與基因庫。”利用這一平臺,他們創(chuàng)制了8類上百份種質資源材料,已獲得了6項發(fā)明專利授權。“藍矮敗”的神奇還表現在,這種藍小麥與普通小麥有著同等的產量水平,但它含有花青素,并富集鋅鐵硒等對人體有益的微量元素。“藍矮敗”的成功培育,為小麥雜種優(yōu)勢利用增加了一條全新途徑,而“冬性藍矮敗”材料的育成,則為不同生態(tài)區(qū)利用小麥雜交種提供了可能。
“冬性化
”+“色選機
”奠定推廣基礎
耿愛民介紹,“藍矮敗”實現了藍粒、矮稈、花藥敗育三個性狀連鎖,相互標記。它在同一麥穗上能結出藍、白兩色麥粒,將藍粒種進地里,麥苗又矮又壯,花開時無花藥,用任一麥穗的花粉授粉,會結出滿滿的籽粒,麥穗同樣有藍、白兩色麥粒。取白粒種子種植,則其植株高大、全部有花藥、籽粒全為白色。取這些白粒種子再種,則長勢不及以前,表明不能再繼續(xù)作種子利用。
有了“藍矮敗”,是否即可進行雜交種子生產與廣泛利用?耿愛民說,我國有南北之差,世界有地域之別,各地種植的小麥更有冬、春之分。雜交小麥新品種要適應各地的不同氣候環(huán)境與生產條件,必須實現“藍矮敗”的冬性化。遺傳原理告訴大家,小麥冬春雜交春性為顯性,只有有了“冬性藍矮敗”,才可以生產適應不同冬春性麥區(qū)的雜交小麥品種組合。耿愛民與他的團隊經過十年的努力,實現了“藍矮敗”遺傳背景的冬性化,為雜交小麥在不同冬春性麥區(qū)的廣泛區(qū)域種植打下了基礎。
“科技的進步、設備的支撐,對雜交小麥的生產利用至關重要。該途徑小麥雜交種的生產利用,僅靠人工挑選難以滿足大田用種。而有了智能色選機使雜交小麥的產業(yè)化生產成為可能。”耿愛民說,利用“藍矮敗”制種只要將色選出的藍粒(藍矮?。┡c白粒父本按6:2的行比大田播種,靠自然授粉即可。而且,“藍矮敗”的矮稈特性易于授粉,便于保純,讓雜交小麥的大田制種變得簡單。
雜交小麥品種應加快產業(yè)化開發(fā)步伐
“跟雜交水稻比起來,雜交小麥難度要大得多。”耿愛民說,雜交小麥的技術難點在于它的遺傳基礎更為復雜,水稻是兩倍體,小麥本身就是異源六倍體,大多數基因有重復序列,性狀基因的上下位互作、沉默與表達關系復雜。但大量試驗表明,小麥的雜種優(yōu)勢也是實實在在存在的,我們的研究也證明了它的存在與利用價值。
從2008年開始,耿愛民團隊歷時十年,轉育了大量“藍矮敗”不育系,篩選探明了多個高產穩(wěn)產雜交組合苗頭,與普通小麥相比不少組合比對照品種增產15%以上,*增幅可達25.2%。他們的研究成果被載入2016年《中國農業(yè)年鑒》。
耿愛民介紹,雜交小麥在生長發(fā)育方面表現為幼苗茁壯,分蘗早,普遍有鞘蘗、分蘗生長快,與主莖差距小,成穗率高。根系發(fā)達入土深,抽穗后仍有次生根發(fā)生。幼穗發(fā)育快,結實率高,上三葉功能期長,光合效率高,光飽和點高。內源激素水平高,籽粒庫容大,營養(yǎng)物質流強,植株衰亡慢。雜交小麥在大田種植生產方面的優(yōu)點表現為用種量少,長勢好,抗逆性強,抗旱耐瘠薄,適應性廣,抗病能力強,抗干熱風,抽穗早,灌漿期長,穗大粒多,產量高,增產幅度大。
“小麥是迄今為止仍未獲得大面積應用雜交種的糧食作物,農民期盼雜交小麥的推廣應用。”耿愛民說,“依托‘藍矮敗’途徑的小麥雜交種,適宜于專業(yè)化生產和產業(yè)化開發(fā),有著巨大的種子市場和種植潛力,前景誘人。”
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