【國(guó)家獎(jiǎng)】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(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上獲悉,中國(guó)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(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
馬鈴薯目前是我國(guó)第四大糧食作物,糧菜飼兼用,常年栽培面積達(dá)9000萬(wàn)畝,堪居世界首位。其適應(yīng)性廣、豐產(chǎn)性好、營(yíng)養(yǎng)豐富、經(jīng)濟(jì)效益高,在我國(guó)各個(gè)生態(tài)區(qū)域都有廣泛種植。然而在80年代初,全國(guó)馬鈴薯種植面積約4300萬(wàn)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(yán)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(tuán)隊(duì)在國(guó)家“863”計(jì)劃等項(xiàng)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(kāi)發(fā)了早熟、薯形和抗病等6個(gè)實(shí)用分子標(biāo)記,結(jié)合標(biāo)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(hào)和豐產(chǎn)抗晚疫病中薯5號(hào)為代表的7個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)審早熟優(yōu)質(zhì)多抗新品種。通過(guò)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(gè)省份累計(jì)推廣了7868萬(wàn)畝,其中僅中薯3號(hào)和中薯5號(hào)就推廣了7498.9萬(wàn)畝,受到農(nóng)民、企業(yè)用戶和馬鈴薯加工制品消費(fèi)者的一致認(rèn)可和好評(píng)。在育成品種的推廣應(yīng)用上,我國(guó)早熟馬鈴薯面積由1980年代時(shí)的15%提高到2016年的45%,達(dá)4000萬(wàn)畝左右,其經(jīng)濟(jì)效益顯著可見(jiàn)。
馬鈴薯遺傳育種創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期以來(lái)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(píng)價(jià)了數(shù)千份種質(zhì)資源,創(chuàng)制了大量突破性育種材料,開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證了一批育種實(shí)用分子標(biāo)記,建立了馬鈴薯高效育種技術(shù),成功育成21個(gè)中薯系列國(guó)審新品種并在全國(guó)范圍內(nèi)推廣應(yīng)用,推動(dòng)了我國(guó)馬鈴薯品種更新?lián)Q代。同時(shí),課題組創(chuàng)建了包括品種快速病毒脫除、多種病毒同時(shí)快速檢測(cè)、組培苗快速擴(kuò)繁、試管薯同步發(fā)育、微型薯工廠化生產(chǎn)和分級(jí)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(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)高效。
早熟品種選育難度大
我國(guó)早熟馬鈴薯常年栽培面積3000萬(wàn)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(yán)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(chǎng)對(duì)早熟馬鈴薯需求大,我國(guó)馬鈴薯生產(chǎn)主栽品種以東農(nóng)303和國(guó)外引進(jìn)品種費(fèi)烏瑞它為主,其抗病性差、適應(yīng)性窄,難以滿足市場(chǎng)需求,導(dǎo)致長(zhǎng)期以來(lái)早熟種質(zhì)資源匱乏、傳統(tǒng)育種技術(shù)落后、無(wú)性繁殖導(dǎo)致的種薯易感病毒退化等問(wèn)題。眾多難題亟待解決,團(tuán)隊(duì)感覺(jué)重任在肩,懷著強(qiáng)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(dòng)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展,提高其國(guó)際影響力。
創(chuàng)制資源,推動(dòng)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(tuán)隊(duì)以早熟優(yōu)質(zhì)多抗為重點(diǎn)目標(biāo),從國(guó)內(nèi)外收集馬鈴薯種質(zhì)資源2228份,率先利用分子標(biāo)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(gè)審定品種的分子指紋圖譜和619個(gè)審定品種特征特性數(shù)據(jù)庫(kù)。國(guó)內(nèi)外首次開(kāi)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(biāo)記Me2em5和Me2em2)和病毒抗性(RYSC3等)輔助選擇分子標(biāo)記6個(gè),篩選準(zhǔn)確率達(dá)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(guó)家發(fā)明專利,實(shí)現(xiàn)了技術(shù)耗時(shí)短、場(chǎng)地少,成本低、通量高,尤其是鑒定時(shí)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(shí)生薯、優(yōu)良無(wú)性系在高原基地繁種防止退化和中高代無(wú)性系跨區(qū)多年多點(diǎn)評(píng)價(jià)等措施,結(jié)合標(biāo)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(hào),10116-L114)、抗?。?-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(gè)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(hào)和中薯5號(hào)為代表的7個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)審早熟優(yōu)質(zhì)多抗新品種,實(shí)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(hào),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(kuò)大了早熟馬鈴薯種植區(qū)域。陸續(xù)通過(guò)了國(guó)家和6個(gè)省份審定,2010年以來(lái)成為國(guó)家區(qū)試對(duì)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(hào),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(guò)國(guó)家和3個(gè)省份審定,兼抗馬鈴薯Y病毒,炸片顏色與國(guó)內(nèi)外通用炸片品種大西洋相當(dāng)。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(hào)等5個(gè)不同用途的特色早熟新品種,可滿足市場(chǎng)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(wú)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(tuán)隊(duì)創(chuàng)新了病毒快速脫除技術(shù),使成苗時(shí)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(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)、獲1件國(guó)家發(fā)明專利。針對(duì)育成品種的特性,集成了北方一作中薯3號(hào)密植保墑、中原春作中薯5號(hào)高壟覆膜、西南混作中薯5號(hào)與玉米間套作、中原秋作中薯3號(hào)和中薯5號(hào)秸稈覆蓋降溫等技術(shù),增產(chǎn)9%到27%。與國(guó)審早熟品種東農(nóng)303和國(guó)外引進(jìn)大面積種植早熟品種費(fèi)烏瑞它相比,育成的新品種豐產(chǎn)性和綜合抗性優(yōu)勢(shì)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(huì)經(jīng)濟(jì)效益。在2016年襄陽(yáng)市張集鎮(zhèn)中薯5號(hào)萬(wàn)畝高產(chǎn)創(chuàng)建現(xiàn)場(chǎng)測(cè)產(chǎn)中,平均畝產(chǎn)4121公斤,比對(duì)照品種增產(chǎn)49%。按當(dāng)天田間價(jià)格計(jì)算,畝產(chǎn)值超過(guò)1.1萬(wàn)元。目前中薯3號(hào)和中薯5號(hào)已成為近10個(gè)省份的主栽品種,是國(guó)內(nèi)適應(yīng)性最廣、種植面積最大的2個(gè)自主培育的早熟品種。
科技服務(wù)三農(nóng),助力精準(zhǔn)扶貧
研究團(tuán)隊(duì)常年奔波于全國(guó)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(kāi)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(dòng)。其研發(fā)的新品種和脫毒快繁技術(shù)在精準(zhǔn)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(tuán)隊(duì)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(shí),為合作單位培訓(xùn)了早熟育種團(tuán)隊(duì),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(guó)早熟馬鈴薯育種水平。團(tuán)隊(duì)希望通過(guò)加強(qiáng)育種技術(shù)研發(fā)和資源鑒定利用,選育出市場(chǎng)需要的新品種,為確保我國(guó)糧食安全和促進(jìn)我國(guó)馬鈴薯主食化做出貢獻(xiàn)。
在進(jìn)行科技扶貧的同時(shí),金黎平博士及其團(tuán)隊(duì)成員更不忘擔(dān)負(fù)社會(huì)責(zé)任。貴州省是全國(guó)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(jiān)的主戰(zhàn)場(chǎng),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(jī)會(huì),圓他們上學(xué)夢(mèng),2017年6月,金黎平博士捐獻(xiàn)個(gè)人收入50萬(wàn)元,連同畢節(jié)市政府配套的50萬(wàn)元,設(shè)立“畢節(jié)慈善總會(huì)·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(gè)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(yuǎn)地區(qū)教育事業(yè),給孩子們帶去來(lái)自馬鈴薯專家的愛(ài)心。
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