金秋稻浪滾滾,在位于安徽省合肥市的安徽省農業(yè)科學院濱湖水稻試驗示范基地里,有這樣一片水稻展示田與眾不同。這里種植的水稻類型豐富,植株高矮不一,株型、穗型和谷粒形狀多樣,劍葉有長有短,籽粒有大有小,大穗、多粒和多蘗是共同特點。如此豐富的水稻資源類型,吸引了來自全國21個?。ㄊ小⒆灾螀^(qū))65家科研院校和企業(yè)的150多名水稻育種人。
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)異種質資源。日前,由中國農業(yè)科學院作物科學研究所和中國水稻研究所聯(lián)合主辦、安徽省農業(yè)科學院水稻研究所承辦的全國水稻優(yōu)異種質資源現(xiàn)場展示會在安徽合肥舉行。力求將通過*鑒定和種質創(chuàng)制途徑獲得的水稻優(yōu)異種質資源與行業(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。
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保存——每次突破都有它的身影
中國是亞洲栽培稻的原產地之一,稻作歷史長達上萬年,擁有豐富的水稻種質資源。截至2017年,我國國家種質庫共保存水稻種質資源84935份,其中地方稻種占比*,有51501份。地方稻種中,又以來自廣西的*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)定的種質資源更是不可或缺。
“水稻種質資源是育種和新基因發(fā)掘的重要物質基礎,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。”中國農業(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*水稻育種的重大突破,都與對優(yōu)異種質資源的發(fā)掘和利用密切相關。”
以水稻矮化育種為例,上世紀50年代,水稻仍以高稈品種為主,易倒伏,阻礙產量的提高。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
30%-50%。
無獨有偶,上世紀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。”中國農業(yè)科學院作物科學研究所研究員韓龍植告訴記者,“不再是單純追求產量增加,如今的水稻育種在產量、品質、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)異種質資源。”具體到種質資源的利用方式,韓龍植介紹,目前主要將篩選的優(yōu)異種質在育種中作親本利用,同時以優(yōu)異種質作為基因源,發(fā)掘優(yōu)異基因并利用于育種。
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篩選——“千里挑一”的“種質軍團”
歷時兩年,從29個*鑒定點5680份資源中篩選優(yōu)異種質320份,這是我國水稻種質資源工作取得的成果,然而曾幾何時,作為水稻種質資源大國,我們的利用率卻并不高。
為了喚醒“沉睡”在種質庫里的優(yōu)異資源,近年來,由中國農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)異種質資源,都是精挑細選,可謂‘千里挑一’。”安徽省農業(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小^(qū))的5680份水稻種質資源,其中北方粳稻2660份、南方粳稻615份、秈稻2405份。”韓龍植告訴記者。
但這還只是*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份種質資源,從中初篩出190份溫光反應相對遲鈍的優(yōu)異種質。
在此基礎上,還要確定22個鑒定點,進一步對水稻種質資源的抗病蟲性、抗逆性、耐直播、耐低磷、低鎘積累、高光效等進行*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,“*終從2403份粳稻種質資源中,篩選出空殼率小于10%的耐冷性極強的種質298份。”
此次現(xiàn)場展示的320份種質資源,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,具有溫光反應遲鈍、優(yōu)質(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。
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利用——“共享育種”應用超2.5億畝
優(yōu)質的資源有了,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資源。”安永平告訴記者,稻瘟病是寧夏水稻生產的主要病害,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又抗稻瘟病的優(yōu)異種質。
中國農業(yè)科學院作物科學研究所博士馬小定告訴記者:“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。”
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。“我們近年銷往廣東、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,影響了水稻產量,急需耐高溫品種。”觀摩結束時,他已經將自己需要的種質名單遞交給主辦單位。
而華智水稻種質創(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。”此外,他還希望找到抗南方黑條矮縮病的優(yōu)異基因。“去年南方黑條矮縮病在一些稻田大面積發(fā)生,導致水稻減產嚴重,要攻克這一難題,離不開優(yōu)異的種質資源。”
隨著資源與育種和種業(yè)的合作交流日益緊密,推動我國水稻育種持續(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、抗病、抗逆等水稻優(yōu)異種質360個。還創(chuàng)建了水稻種質創(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、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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