【國家獎】早熟優(yōu)質(zhì)抗病新品種助推馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展
從日前舉行的2017年度國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會上獲悉,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所金黎平研究員牽頭完成的“早熟優(yōu)質(zhì)多抗馬鈴薯新品種選育與應(yīng)用”獲得國家科學(xué)技術(shù)進步二等獎。
馬鈴薯目前是我國第四大糧食作物,糧菜飼兼用,常年栽培面積達9000萬畝,堪居世界首位。其適應(yīng)性廣、豐產(chǎn)性好、營養(yǎng)豐富、經(jīng)濟效益高,在我國各個生態(tài)區(qū)域都有廣泛種植。然而在80年代初,全國馬鈴薯種植面積約4300萬畝,早熟種類僅占15%,其品種少,優(yōu)質(zhì)種薯缺乏,病毒病引起的退化普遍發(fā)生,霜凍、病害情況嚴重,早熟區(qū)普遍用中熟品種替代種植,產(chǎn)量低品質(zhì)差,不能滿足生產(chǎn)需求,亟待研究和攻關(guān)。
金黎平帶領(lǐng)的馬鈴薯遺傳育種創(chuàng)新團隊在國家“863”計劃等項目的支持下,歷經(jīng)23年攻關(guān),突破馬鈴薯早熟品種退化快、品種選育可用資源缺乏、育種技術(shù)落后等瓶頸。首創(chuàng)了莖枝菌液法青枯病抗性和電解質(zhì)滲漏法耐寒性鑒定技術(shù),開發(fā)了早熟、薯形和抗病等6個實用分子標記,結(jié)合標記輔助選擇和常規(guī)鑒定技術(shù),建立了高效早熟育種技術(shù)體系,創(chuàng)制了19份早熟優(yōu)質(zhì)多抗育種材料,育成了以抗旱廣適中薯3號和豐產(chǎn)抗晚疫病中薯5號為代表的7個具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國審早熟優(yōu)質(zhì)多抗新品種。通過建立優(yōu)良品種脫毒種薯快繁技術(shù)體系和各區(qū)域集成的高產(chǎn)高效配套栽培技術(shù),在24個省份累計推廣了7868萬畝,其中僅中薯3號和中薯5號就推廣了7498.9萬畝,受到農(nóng)民、企業(yè)用戶和馬鈴薯加工制品消費者的一致認可和好評。在育成品種的推廣應(yīng)用上,我國早熟馬鈴薯面積由1980年代時的15%提高到2016年的45%,達4000萬畝左右,其經(jīng)濟效益顯著可見。
馬鈴薯遺傳育種創(chuàng)新團隊長期以來致力于馬鈴薯種質(zhì)資源發(fā)掘與利用、重要性狀生物學(xué)和基因挖掘、高效育種技術(shù)和栽培技術(shù)研發(fā)等研究,先后保存和評價了數(shù)千份種質(zhì)資源,創(chuàng)制了大量突破性育種材料,開發(fā)和驗證了一批育種實用分子標記,建立了馬鈴薯高效育種技術(shù),成功育成21個中薯系列國審新品種并在全國范圍內(nèi)推廣應(yīng)用,推動了我國馬鈴薯品種更新?lián)Q代。同時,課題組創(chuàng)建了包括品種快速病毒脫除、多種病毒同時快速檢測、組培苗快速擴繁、試管薯同步發(fā)育、微型薯工廠化生產(chǎn)和分級的高效種薯生產(chǎn)體系,在不同生態(tài)區(qū)域集成了與育成早熟新品種配套的豐產(chǎn)高效栽培技術(shù),加速了新品種推廣應(yīng)用,真正實現(xiàn)了高產(chǎn)高效。
早熟品種選育難度大
我國早熟馬鈴薯常年栽培面積3000萬畝左右,主產(chǎn)區(qū)分布在中原二作區(qū)、南方冬作區(qū)、北方一季作區(qū)和西南一二季混作區(qū)的二作區(qū)等。其中中原二作區(qū)和西南二季作區(qū)春作周期短、生產(chǎn)易受病毒病危害,需求抗病毒病早熟品種;南方冬作區(qū)和西南二作區(qū)的苗期常遭凍害侵襲,晚疫病危害嚴重,需求抗晚疫病耐寒早熟品種。然而因出口創(chuàng)匯和早春蔬菜市場對早熟馬鈴薯需求大,我國馬鈴薯生產(chǎn)主栽品種以東農(nóng)303和國外引進品種費烏瑞它為主,其抗病性差、適應(yīng)性窄,難以滿足市場需求,導(dǎo)致長期以來早熟種質(zhì)資源匱乏、傳統(tǒng)育種技術(shù)落后、無性繁殖導(dǎo)致的種薯易感病毒退化等問題。眾多難題亟待解決,團隊感覺重任在肩,懷著強烈的使命感,努力拼搏建立馬鈴薯高效早熟育種技術(shù)體系,推動馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展,提高其國際影響力。
創(chuàng)制資源,推動育種技術(shù)創(chuàng)新
資源缺乏和早熟育種技術(shù)落后是早熟品種選育的限制因子。金黎平帶領(lǐng)團隊以早熟優(yōu)質(zhì)多抗為重點目標,從國內(nèi)外收集馬鈴薯種質(zhì)資源2228份,率先利用分子標記技術(shù)結(jié)合表型鑒定分析了1035份馬鈴薯種質(zhì)資源的遺傳多樣性,構(gòu)建217個審定品種的分子指紋圖譜和619個審定品種特征特性數(shù)據(jù)庫。國內(nèi)外首次開發(fā)了早熟性(SCAR5-8)、圓薯形(1137-CAPSVI)、耐寒性(SAD-EcoRI)、青枯病抗性(SRAP標記Me2em5和Me2em2)和病毒抗性(RYSC3等)輔助選擇分子標記6個,篩選準確率達到94.9%以上。創(chuàng)建了馬鈴薯莖枝菌液共培養(yǎng)法青枯病抗性鑒定技術(shù)、苗期離體葉片耐寒性鑒定技術(shù),其中莖枝菌液共培養(yǎng)法青枯病抗性鑒定技術(shù),獲得國家發(fā)明專利,實現(xiàn)了技術(shù)耗時短、場地少,成本低、通量高,尤其是鑒定時間比灌根法縮短17天;離體葉片電解質(zhì)滲漏法苗期耐寒性鑒定技術(shù)與田間霜凍法鑒定結(jié)果極顯著相關(guān),且條件易控、通量高。另外,應(yīng)用溫室加代繁育雜交組合后代實生薯、優(yōu)良無性系在高原基地繁種防止退化和中高代無性系跨區(qū)多年多點評價等措施,結(jié)合標記輔助選擇和常規(guī)鑒定技術(shù),建立了高效早熟育種技術(shù)體系。綜合應(yīng)用上述技術(shù),篩選創(chuàng)制了早熟(85T-13-8)、高蛋白 (京豐1號,10116-L114)、抗病(3-2-1-2)等優(yōu)異種質(zhì)資源62份,其中4份資源作為親本育成了多個早熟優(yōu)質(zhì)多抗新品種,以篩選和培育的優(yōu)異資源為親本,采用高效早熟育種技術(shù)體系,育成了以中薯3號和中薯5號為代表的7個具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國審早熟優(yōu)質(zhì)多抗新品種,實現(xiàn)了早熟品種更新?lián)Q代。
早熟抗旱廣適新品種中薯3號,突破了早熟品種不抗旱和廣適性差的局限,改變了半干旱地區(qū)種植早熟品種困難的局面,擴大了早熟馬鈴薯種植區(qū)域。陸續(xù)通過了國家和6個省份審定,2010年以來成為國家區(qū)試對照品種和農(nóng)業(yè)部主導(dǎo)品種。早熟高抗晚疫病新品種中薯5號,突破了早熟品種不抗晚疫病的瓶頸,創(chuàng)造了早熟品種在晚疫病重發(fā)區(qū)種植先例,陸續(xù)通過國家和3個省份審定,兼抗馬鈴薯Y病毒,炸片顏色與國內(nèi)外通用炸片品種大西洋相當。其在2012年成為農(nóng)業(yè)部主導(dǎo)品種,2014年河北省畝產(chǎn)再創(chuàng)新高。中薯4號等5個不同用途的特色早熟新品種,可滿足市場和種植區(qū)域的多樣性需求。
創(chuàng)新病毒脫除技術(shù),加快新品種推廣應(yīng)用
早熟品種無性繁殖導(dǎo)致的種薯易感病毒退化,影響了新品種推廣。金黎平帶領(lǐng)團隊創(chuàng)新了病毒快速脫除技術(shù),使成苗時間減半,成苗率提高3倍,病毒脫除率提高一倍以上;組培光調(diào)控減少一半能耗、試管薯同步發(fā)育技術(shù)使單株結(jié)薯數(shù)從0.8粒提高到1.5粒;建立了優(yōu)良品種脫毒種薯生產(chǎn)技術(shù)體系,制定了5項標準、獲1件國家發(fā)明專利。針對育成品種的特性,集成了北方一作中薯3號密植保墑、中原春作中薯5號高壟覆膜、西南混作中薯5號與玉米間套作、中原秋作中薯3號和中薯5號秸稈覆蓋降溫等技術(shù),增產(chǎn)9%到27%。與國審早熟品種東農(nóng)303和國外引進大面積種植早熟品種費烏瑞它相比,育成的新品種豐產(chǎn)性和綜合抗性優(yōu)勢明顯,普遍增產(chǎn)15%以上,適宜區(qū)域更廣。
早熟優(yōu)質(zhì)抗病新品種和配套技術(shù)的推廣應(yīng)用取得了顯著的社會經(jīng)濟效益。在2016年襄陽市張集鎮(zhèn)中薯5號萬畝高產(chǎn)創(chuàng)建現(xiàn)場測產(chǎn)中,平均畝產(chǎn)4121公斤,比對照品種增產(chǎn)49%。按當天田間價格計算,畝產(chǎn)值超過1.1萬元。目前中薯3號和中薯5號已成為近10個省份的主栽品種,是國內(nèi)適應(yīng)性最廣、種植面積最大的2個自主培育的早熟品種。
科技服務(wù)三農(nóng),助力精準扶貧
研究團隊常年奔波于全國馬鈴薯產(chǎn)區(qū),服務(wù)于貴州畢節(jié)、寧夏固原、甘肅定西、湖北恩施、內(nèi)蒙古烏蘭察布和河北張家口等連片特困地區(qū)的馬鈴薯主產(chǎn)區(qū),建立專家工作站和研發(fā)基地,開展技術(shù)指導(dǎo)、學(xué)術(shù)交流、咨詢服務(wù)和短期講課等活動。其研發(fā)的新品種和脫毒快繁技術(shù)在精準扶貧中發(fā)揮了重要作用,如應(yīng)用于“貴州省推廣脫毒馬鈴薯溫飽工程”中,抗病抗逆新品種的應(yīng)用減少了肥料和農(nóng)藥的施用,在種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中發(fā)揮了重要作用。
馬鈴薯研究團隊建立了早熟合作育種工作網(wǎng),在共享資源和育種材料的同時,為合作單位培訓(xùn)了早熟育種團隊,研究成果種質(zhì)資源和育種技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用,為馬鈴薯遺傳育種學(xué)科發(fā)展提供了有力支撐,為后續(xù)新品種培育奠定了基礎(chǔ),提升了我國早熟馬鈴薯育種水平。團隊希望通過加強育種技術(shù)研發(fā)和資源鑒定利用,選育出市場需要的新品種,為確保我國糧食安全和促進我國馬鈴薯主食化做出貢獻。
在進行科技扶貧的同時,金黎平博士及其團隊成員更不忘擔(dān)負社會責(zé)任。貴州省是全國貧困人口最多、貧困面積最大的省份,畢節(jié)地區(qū)更是脫貧攻堅的主戰(zhàn)場,外出打工人口多,留守兒童多,常由于家庭貧困造成適齡兒童失學(xué)輟學(xué)。為了讓更多貧困學(xué)生獲得上學(xué)機會,圓他們上學(xué)夢,2017年6月,金黎平博士捐獻個人收入50萬元,連同畢節(jié)市政府配套的50萬元,設(shè)立“畢節(jié)慈善總會·金黎平助學(xué)基金”,主要資助畢節(jié)市七星關(guān)區(qū)、織金縣、納雍縣、威寧縣、赫章縣的困難學(xué)生。每個縣(區(qū))資助30名學(xué)生,其中小學(xué)、初中學(xué)生20名,人均發(fā)放助學(xué)金1000元,高中及大學(xué)學(xué)生10名,人均發(fā)放助學(xué)金2000元。此外,金黎平博士分別在四川北川和廣西大化縣捐資捐物助學(xué),并在寧夏西吉連續(xù)5年資助小學(xué)生和多名初中生完成學(xué)業(yè),支持邊遠地區(qū)教育事業(yè),給孩子們帶去來自馬鈴薯專家的愛心。
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