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    矮败小麦

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    小麦

      矮败小麦,是作物遗传学里的亲本,也就是母本,她们就像孵化器、加工厂,担负起批量繁殖、培育小麦子孙后代的重任,她们颠覆了传统的自花授粉方 法,她们的雄粉彻底败退,只接受来自不同他花的雄粉,也就是杂交,然后怀孕、哺育、成熟,轮回往复,不断自我优化着小麦的品质。她们不仅是一种特异小麦, 更是一种小麦育种方法。

      矮败小麦是中国农科院作物所刘秉华研究员创制的具有矮秆基因标记的太谷核不育小麦,是具有自主知识产权 的遗传资源。矮败小麦授以非矮秆父本的花粉,其后代总是有一半靠异交结实的矮秆不育株,一半靠自交结实的非矮秆可育株。矮败小麦的矮秆不育株像个基因接受 器,把外来花粉(基因)接收进去并进行重组,重组后的基因通过后代分离出的非矮秆可育株自交纯合稳定,下个世代分离出的矮秆不育株可继续接收外来花粉(基 因)。

      1972年5月的一天,山西省太谷县郭家堡村女青年高忠丽在小麦品系“2-2-3”繁殖田中发现1株特殊小麦。远看穗子 蓬松,在阳光下半透明;近看雌蕊柱头发达,雄花败育,这就是称之为国宝的太谷核不育小麦。1980年邓景扬等通过遗传分析,明确太谷核不育小麦的不育性受 一个显性单基因所控制,这是世界上首次被发现的显性雄性不育天然突变体。

      太谷核不育小麦的发现与鉴定引起了党和国家领导人的重视,成立了全国太谷核不育小麦研究与利用协作组,在理论研究和育种应用等方面联合攻关,研究工作取得了重要进展,太谷核不育基因定位是取得的突出成果之一。

      1986年中国农科院作物所小麦专家等利用染色体组定位和端体分析一套新的定位程序和方法,将太谷核不育基因定位在4D染色体短臂上,距离着丝点31.16个交换单位处。

       太谷核不育小麦应用于育种实践,有一些不尽人意的地方,例如它要人工鉴别育性,轮选群体株高逐渐升高等。为了解决这个问题,我们在太谷核不育基因成功定 位的基础上,以株高不足30厘米的矮变一号小麦为标记性状供体,通过杂交、测交和细胞学研究,从测交后代群体中筛选具有矮秆性状标记的太谷核不育小麦。第 1轮的测交后代群体是321株,没有出现需要的矮秆不育类型;第2轮的群体扩大到3248株,仍然没有出现矮秆不育类型;第三轮的群体是5216株,最终 从中筛选到1株我们需要的矮秆不育类型。这一株矮秆不育小麦,用其它小麦品种授粉,后代群体中分离出一半矮秆株,表现雄性不育,一半非矮秆株,表现正??? 育,由于群体中的矮秆株都是雄性败育的,所以命名为“矮败小麦”。

      矮败小麦是中国具有自主知识产权的宝贵遗传资源,具有极高的技术含 量。首先,矮败小麦含有农作物中雄性败育最彻底,不育性最稳定的太谷核不育基因。第二,矮败小麦含有小麦中降秆作用最强,来自于矮变一号的显性矮秆基因。 第三,太谷核不育小麦的显性不育基因与矮变一号的显性矮秆基因在4D染色体短臂上连锁十分紧密,交换率仅为0.18%。第四,矮败小麦后代群体中有一半靠 异交结实的矮秆不育株,一半靠自交结实的非矮秆可育株,异交有利于基因的交流与重组,自交则有利于基因的纯合与稳定,矮败小麦兼有异花授粉和自花授粉的特 性,是便利的遗传改良工具。利用它,可以进行复合杂交、阶梯杂交、聚合杂交和轮回选择,同时在分子育种中也有广阔的发展前景。

      经过10多年不懈探索与反复实践,中国农科院建立了矮败小麦高效育种技术新体系。这个体系包括理想轮回选择工具,简单有效的轮回选择技术,丰富多样的轮回选择群体,表现优异的新品种(系)。

      利用矮败小麦这个便利遗传改良工具,把众多亲本的有益基因输入轮选群体,经过反复异交、选择和系谱程序,选育出各具特色的适合不同生态地区的小麦新品种。矮败小麦轮选群体是新品种的加工厂和孵化器,矮败小麦技术是选育小麦新品种的高效育种技术平台。

      2003年中国小麦新品种展示北京试点有42个品种参加,在产量位居前10名的品种中,有5个品种是用矮败小麦技术选育出来的,第一、二、三名都是用矮败小麦技术选育出来的。

      轮选987是利用矮败小麦技术选育出来的第1个国审品种。这个品种表现高产、稳产、综合抗性好、适应范围广。

       轮选987参加北方冬麦区区域试验,生产试验、生产示范和新品种展示,其产量都名列第一,比对照平均增产14.6%;轮选987在淮海农场农科所试验点 亩产达到715公斤;轮选987参加黄淮北片预试,其产量在22个参试品种中名列第一,比对照增产12.1%。轮选01-1是利用矮败小麦技术选育的又一 个高产、稳产、综合抗性好的新品种。该品种2005年参加河南省冬水组预试,在106个参试品种中脱颖而出,产量住居第一;2006年参加河南省冬水Ⅲ组 区域,产量位居14个参试品种第一名,比对照豫麦49增产7.23%,比对照周麦18增产5.24%。

      现在已有50余家科研单位和高等院校引进矮败小麦,建立矮败小麦轮选群体近百个,已选育出新品种10多个,有50多个品系正在参加国家、省(市)区域试验。

       矮败小麦创制与高效育种技术新体系成果通过了农业部组织的技术鉴定,鉴定委员会认为:“矮败小麦这个独特的遗传资源属国际首创”,“该项研究创新性强、 实用效果好,发展潜力大,总体上处于国际领先水平”?!奥躺锩?,诺贝尔奖获得者布劳格博士将其誉为小麦育种的革命”。美国科学院院士、世界著名分子 育种学家、康乃尔大学教授Tanksley博士看中矮败小麦在分子育种中的应用前景,派人来华洽谈合作事宜。

      矮败小麦高效育种技术体系 是中国具有自主知识产权的创新性科研成果,是小麦育种技术的重大突破,受到国内外专家的高度重视。中国农业科学院作物所刘秉华研究员等专家,日前在“第一 届全国矮败小麦育种技术研讨会”上共同呼吁,希望有关部门加大对矮败小麦研究利用工作的支持力度,将矮败小麦研究纳入国家专项,以推动矮败小麦育种技术的 持续发展与创新,确保我国在该领域的领先地位。

      矮败小麦是中国具有自主知识产权的宝贵遗传资源。据中国农科院院长翟虎渠研究员介绍,随着现代作物分子育种技术的发展,矮败小麦更显现出它独特的优势。将矮败小麦轮回选择育种体系与分子育种体系进行整合,从而可以大幅度提高小麦育种效率。

       为全面提升中国小麦育种水平,与会专家建议,应联合中国小麦育种优势单位,建立矮败小麦全国协作网,大力全速推进矮败小麦育种技术的推广应用,提升我国 小麦育种整体水平;将矮败小麦育种技术与分子技术进行有机整合,创建矮败小麦分子育种技术平台;明确雄性不育的遗传本质,将其基因通过转基因技术转移到其 它作物上,更广泛地利用我国这一宝贵基因资源。

      近年来,中国专家在矮败小麦研究利用中取得了令人鼓舞的成果:轮选987是利用矮败小麦 技术选育出来的第一个国审品种。这个品种表现高产、稳产、综合抗性好、适应范围广。在北方冬麦区区域试验,生产试验、生产示范和新品种展示,其产量都名列 第一;轮选01-1是利用矮败小麦技术选育的又一个高产、稳产、综合抗性好的新品种。该品种2005年参加河南省冬水组预试,在106个参试品种中脱颖而 出,产量位居第一。现在全国已有50余家科研单位和高等院校引进矮败小麦,建立矮败小麦轮选群体近百个,已选育出新品种10多个,有50多个品系正在参加 国家、省(市)区域试验。

      现在,“矮败小麦创制与高效育种技术新体系”成果已通过农业部组织的技术鉴定,鉴定委员会认为:“矮败小麦这 个独特的遗传资源属国际首创”,“该项研究创新性强、实用效果好、发展潜力大,总体上处于国际领先水平”。绿色革命之父、诺贝尔奖获得者布劳格博士将其誉 为“小麦育种的革命”。矮败小麦已经受到各方面的关注,展现了广阔的发展前景。

      用中国独有的遗传资源“矮败小麦”育种平台选育的“轮选 987”等10个新品种,在今年的小麦生产中表现出独特高产、抗病的优越性。6月13日,在北京通县正待开镰收割的1800多亩国审小麦新品种“轮选 987”,经专家估产,亩产破600公斤高产纪录。  中国农科院院长翟虎渠在通县漷县镇的小麦现场上介绍,目前在河南、山东、江苏、河北、陕西、西藏等不同地区,根据不同的选育目的,构建的100多个矮败 小麦高效育种“加工厂”,已选育出“轮选987”、“皖麦42号”、“淮麦16号”、“川麦41”、“晋春14号”、“伊农21”等10个新品种,累计推 广面积2000万亩以上,大大提高了小麦的育种效率。

      专家当天现场考察的“轮选987”,集高产、稳产和广适性于一体,它的特点是后期 灌浆快、抗寒、抗病能力明显增强。2004年在黄淮南片国家区域试验中创造了小区折合亩产715公斤的高产纪录。2005年,它的种植面积达到100万亩 以上。在国家小麦区域试验的北部冬麦区试中,产量都名列第一。

      专家说,在3年的推广示范中,“轮选987”品种在高肥水条件下,能实现高产更高产,比对照品种增产15%以上;在一般肥水条件下,在中下等地力或偏沙土地种植,抗逆性、耐瘠薄、适应性和稳产性突出,增产幅度超过20%,使中低产田实现高产。

       “轮选987”品种的成功选育,归功于其所采用的小麦育种方法的变革。为“矮败小麦”创制和“轮选987”选育倾注多年心血的刘秉华研究员说,作为育种 工具的“矮败小麦”,就像良种“加工厂”,可以源源不断地培育出满足不同需求的新品种。2006年,共有50多个利用“矮败小麦”育种技术选育的新品系, 参加国家及省级区域试验和预备试验,都表现出早熟、高产、抗病、品质好的特点。

      以“矮败小麦”为工具的轮回选择育种技术,是有自主知识产权的国际领先的原创性成果?!奥躺锩浮?、诺贝尔奖获得者布劳格将其誉为“小麦育种的革命”。

      目前,中国农业科学院已分别在河南新乡和江苏淮安建立了矮败小麦育种技术创新中心和分中心,还与全国30多家农业高校和科研院所合作建立了矮败小麦育种技术应用协作网。此次“轮选987”新品种及示范良种良法配套技术的成功,可以加快高产优质小麦新品种的推广速度。


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