云南日报:甜蜜事业的坚守与收获

聚焦

近日,由省农业科学院甘蔗研究所、云南农业大学、省农科院生物技术与种质资源研究所等共同完成的“国家甘蔗资源库创建及高糖多抗种质创新利用”项目获2020年度云南省科学技术进步奖一等奖。

“甘蔗研究被誉为甜蜜事业,但无论是种质资源的收集保存研究,还是通过杂交育种将高糖多抗高产等优良性状集中在一个品种上,都需要长期坚持和不懈努力,坚守方能得到甜蜜的收获。”谈到近30年奋斗的漫漫长路,项目第一完成人、省高原特色农业产业研究院副院长范源洪深有感触。


开展种质资源收集引进

走进位于开远市的省农科院甘蔗所,“国家甘蔗种质资源圃”的牌匾格外醒目,这里收集保存了世界34个国家和我国22个省区的6个属18个种甘蔗资源3846份,资源保存量中国第一,世界第二,为我国甘蔗资源发掘利用和品种改良贮备了雄厚的物质基础。

“食糖是我国重要大宗农产品之一,蔗糖占全国食糖总产约90%。但长期以来甘蔗育种一直面临遗传基础狭窄、育种亲本单一、育成品种糖分和抗性难有较大突破的难题。”范源洪介绍,省农科院甘蔗所正是抓住这一关键问题,形成了“重点收集引进、安全有效保护、系统评价研究、高效提供利用”的总体思路为甘蔗实现育种突破奠定了坚实的基础。

多年来,项目建立起“整合国内、引进国外、重点采集”的资源收集引进的模式,对我国22个省区151个县进行了系统的资源考察收集,明确了我国资源地理分布与富集程度,突破了世界甘蔗野生资源分布的北缘和海拔记录;与12个国家建立种质交换机制,引进珍稀资源616份,其中原始稀有突变种S.edule填补了国内甘蔗种属的空白,引进82份热带种弥补了我国甘蔗育种缺乏糖分供体资源的短板。

在甘蔗种质资源收集的同时,项目针对不同种质资源生长习性、来源地生境、异地集中活体种植、活力保存、防止混杂等关键问题开展技术攻关,建立了田间设施现代化、保存技术标准化、监控技术网络化、管理运行规范化的资源保存技术体系,为资源安全保护提供了重要技术保障。

明晰种质利用价值

“种质收集保存后,面对数量众多的资源,需要开展资源整理、编目、标准制定、性状鉴定和综合评价等长期和大量的基础性工作,这需要团队成员耐得住寂寞,守得住初心。”范源洪介绍,种质资源的发掘利用,遗传背景研究和精准鉴定评价是关键。通过多年研究,项目探明了资源遗传背景,构建核心种质库;建立了鉴定技术体系,发掘出一批优异种质,实现了种质创新和育种利用。

通过利用形态和分子标记技术,项目系统阐明了甘蔗及其近缘属种的起源演化和亲缘关系,提出了云南南部是甘蔗细茎野生种的起源地和多样性中心之一;在国内首次构建杂交品种、细茎野生种和斑茅3个有重要育种价值的甘蔗核心种质库,为我国优异野生资源的挖掘和甘蔗分子标记辅助育种奠定了重要的研究基础。

通过关键性状鉴定评价技术体系的建立,筛选出高糖多抗优异种质536份,形成优异种质库。在表型鉴定技术方面,建立2项国家标准,统一了表型性状和优异种质资源评价体系;在染色体研究中,揭示了中国细茎野生种11种类型及其地理分布特点;在抗病性鉴定评价中,率先在国内建立甘蔗花叶病等抗病性精准评价技术5项,编制4项地方标准,筛选出多抗种质339份;在抗旱鉴定方面,筛选出抗旱甘蔗种质34份,克隆割手密抗旱基因5个,为抗旱育种提供了优异抗原。


创新种质与品种选育推广

“热带种等栽培原种是糖分和栽培性状的主要供体,野生种是抗病抗旱性的主要来源,要实现多种特性集于一种品种,那就需要诱导热带种开花,推迟野生种花期,调节花期相遇后,才能进行远缘杂交和种质创新,之后还需在解决杂交后代真实性和花粉不育等技术难题基础上,开展多次轮回杂交和选择后,聚合高糖高产多抗等性状,这是一个长期持续的系统工程。”谈到种质创新和新品种选育,范源洪用简单的事例表明了种植创新和育种利用的技术关键环节。

多年来,项目科研人员通过技术攻坚,有效解决了远缘杂交和优异种质创新利用的关键技术难题,利用斑茅、滇甘蔗等抗病抗旱野生种与热带种、高糖优良亲本进行远缘杂交和回交,获得高糖多抗创新种质102份,其中4个获国家新品种授权。同时,利用国外引进品种进行杂交、试验示范的基础上,育成高糖多抗优良品种6个,筛选出优良亲本10个。

2003年以来,项目针对不同蔗区生态特点和需求,研究形成了“健康种苗繁殖技术+绿色轻简技术”模式,先后对育成的新台糖、云蔗、云引系列品种进行生产示范和大规模推广应用。2018年至2019年,育成品种累计推广401.84万亩(占同期全省种植面积的46.6%),新增甘蔗241.1万吨,增糖30.86万吨,新增产值26.85亿元,经济效益显著。


开创种质研究利用新模式

“近30年来的成就,得益于国家和地方各部门的持续支持,来源于我们内联外合的研发模式,归功于我们团队的共同努力。”范源洪说。

据悉,该成果实施的29年中,得到国家和地方各部门以及国际机构的40余个项目的支持。多年来,与广东、福建等地的多家研究机构联合开展种质创新和育种利用,并为全国提供资源利用6140份,其中,63.8%应用于种质创新与育种,36.2%应用于基础研究,这为我国甘蔗研究与利用提供了重要支撑。同时,先后与墨西哥、澳大利亚、法国等国家开展实质性合作,实施国际合作项目15个,与南亚东南亚国家共建“大湄公河次区域甘蔗科技协作组”“南亚甘蔗工作组”等,引进珍稀种质、主要病害检测技术和海外高层次人才,在昆明建立了符合国际检疫要求的现代化甘蔗进出口检疫温室,为控制境外有害生物入侵和境外引种提供了重要保障,外派的13名科技骨干成为甘蔗科技创新与国际合作的核心力量。近30年的艰苦努力和不懈探索,开创了甘蔗种质资源研究与育种利用紧密结合、主动服务国家发展战略和“一带一路”建设的新模式。

目前,云南甘蔗产量占全国约20%,居全国第二。“甘蔗优良品种的选育,为云南甘蔗的出糖率由5年前的12.3%提高到2019年的12.8%做出了重大贡献,其中,新台糖系列品种已连续17年成为云南的当家品种。”范源洪说,甘蔗种质资源的发掘利用是甘蔗育种的前提和基础。项目创制的优良种质可源源不断地选育出高糖多抗新品种,这为云南乃至全国蔗糖产业高质量发展奠定了坚实基础。

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来源:云南日报    作者:   责任编辑:管理员   发布时间:2021年07月06日