在世界三大重要糧食作物中，小麥也可以大面積實(shí)現雜種優(yōu)勢利用了！
“利用我們的成套技術(shù)，可使雜交小麥制種純度達到99.9％以上。”今年6月通過(guò)驗收的一項河南省重大科技專(zhuān)項研究，宣告我國在雜交小麥優(yōu)異親本創(chuàng )育、強優(yōu)勢組合配制和規?；咝е品N等一系列關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域獲重大突破。
該項目主持人、河南科技學(xué)院小麥中心主任、省雜交小麥工程技術(shù)研究中心主任茹振鋼教授說(shuō)：“現已選育出8個(gè)不育系、16個(gè)恢復系，可以根據不同麥區親本需求，創(chuàng )制出多個(gè)強優(yōu)勢組合。”
幾株異常小麥，選育出雜交小麥不育系
在世界三大糧食作物中，美國最早育成雜交玉米，我國袁隆平率先育成雜交水稻。對雜交小麥的研究，國際開(kāi)始于上世紀20年代，中國開(kāi)始于上世紀60年代，卻遲遲未能獲得重大突破。
從事小麥研究30多年，茹振鋼曾培育出“百農64”“矮抗58”“百農4199”等常規小麥品種。其中，“矮抗58”以其高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病等特性，成為中國小麥播種面積第一大品種，獲2013年度國家科技進(jìn)步獎一等獎。而最讓他魂牽夢(mèng)繞的，還是在雜交小麥育種上為中國贏(yíng)得話(huà)語(yǔ)權！
然而，要破解這道“世界難題”＋“世紀難題”并非易事——
這主要有兩方面的原因。一是父本母本基因越純合，雜交優(yōu)勢越強。玉米、水稻的基因都是單一來(lái)源，是二倍染色體植物，容易純合；小麥基因則有三個(gè)來(lái)源，是由原始小麥與兩種草在上萬(wàn)年進(jìn)化中自然雜交而成的六倍染色體，純合難度無(wú)法想象。第二個(gè)原因，小麥和水稻一樣都是雌雄同蕊，培育雜交優(yōu)勢品種，首先需要讓母本不再自我授粉結實(shí)、“近親結婚”；然后再給這些“靚妹”找到理想的“帥哥”。這就需要找到雄性不育系，讓植株只具備“女性”性征。當年，袁隆平大海撈針般從海南島發(fā)現了水稻的雄性敗育類(lèi)型野稗，才選育出雜交水稻的不育系。但是，小麥的“野稗”在哪里？
機遇總是垂青有準備的人！1998年，小麥揚花季節，在太行山下輝縣的試驗田里，茹振鋼偶然發(fā)現五六株小麥明顯異常。所有的小麥在自花授粉后穎殼都自動(dòng)閉合、結籽了，而這幾株小麥的穎殼卻因為自花不育而一直張開(kāi)著(zhù)。“這也許就是我做夢(mèng)都想找到的小麥的‘野稗’??！雜交小麥的不育系就在這里！”這讓茹振鋼感到格外興奮！
那一年，他從這幾株異常的小麥植株上，僅僅收獲了5粒種子。然而，就是這屈指可數的5粒種子，卻要拉開(kāi)改變世界的帷幕！
在對這些種子的繁殖、試驗中，他發(fā)現長(cháng)在溫室中間的小麥植株不育率低，邊緣的不育率高。他意識到，控制育性的基因對溫度敏感，溫度低則不育率高。
那么，是不是可以利用成熟期不同的多個(gè)品種，分別與不育株系雜交，從而培育出多個(gè)不育株系？
按照這樣的科學(xué)設想，經(jīng)過(guò)7年的不斷探索、試驗，2004年，茹振鋼終于從繁雜的后代中選育出了一系列對光溫敏感的不育系，把“半不育”變成了100％不育系（BNS），“啃掉”了雜交小麥研究中“最硬的那塊骨頭”。
全球“海選”恢復系，創(chuàng )制強優(yōu)勢組合
茹振鋼培育出雜交小麥不育系的消息不脛而走，一直關(guān)注著(zhù)雜交小麥研究的中科院遺傳發(fā)育所研究員王斌、中國農業(yè)大學(xué)校長(cháng)孫其信教授抱著(zhù)極大興趣，前去新鄉實(shí)地考察。
從2004年到2006年，在小麥生長(cháng)的每一個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻，兩位專(zhuān)家都同茹振鋼一起，走進(jìn)實(shí)驗室，走進(jìn)大田。年復一年近似苛刻的觀(guān)察、質(zhì)疑，他們最終認可了茹振鋼的研究在黃淮麥區巨大的潛在價(jià)值。但是，在其它麥區也能適應嗎？
在兩位專(zhuān)家建議下，2006年10月4日，一個(gè)由河南科技學(xué)院與中國農大共同主持，山東農大、西北農大、河北農科院、湖南農大、四川農科院等單位頂級專(zhuān)家參與的聯(lián)合攻關(guān)協(xié)議簽訂了。協(xié)議明確提出了一個(gè)為期10年、兩個(gè)階段的研究任務(wù)。就是利用茹振鋼發(fā)明的小麥雄性不育育性轉換系BNS新材料，在前5年主要研究BNS育性轉換的生態(tài)區域及雜交小麥強勢組合選配，后5年主要研究不育基因轉育與雜交小麥成套推廣技術(shù)。聯(lián)合攻關(guān)組為此在河南、河北、山東、安徽、新疆建立了BNS型雜交小麥百畝高產(chǎn)示范基地11個(gè)，累計示范5000余畝。
在聯(lián)合攻關(guān)期間，雜交小麥研究又先后被列入國家973計劃和河南省重大科技專(zhuān)項，令人振奮的消息也不斷傳來(lái)！
BNS不育系無(wú)論是在黃淮麥區，還是在西南麥區、長(cháng)江中下游麥區，都表現出低溫完全不育，超過(guò)13攝氏度完全可育。更有科研意義的是，經(jīng)過(guò)各地試配，找到了恢復力強的恢復系，尤其是山東農大高慶榮教授培育出的SN055525, 穗子大、莖稈堅韌、恢復性強，是直接可以利用的恢復源。在此基礎上，他們跨越地緣，北至俄羅斯，南至智利，從海選到的200多個(gè)國內外優(yōu)良小麥品種中，選擇出雜交小麥親本，“巧結良緣”。這些遠緣的小麥雜交，創(chuàng )制出百強1201、雜優(yōu)2號和THW09-1等3個(gè)BNS型雜交小麥強優(yōu)勢組合，較常規對照種增產(chǎn)15％—20％，平均畝產(chǎn)852.5公斤，攻關(guān)田畝產(chǎn)達898公斤。其中2個(gè)雜交小麥新品種百強1201和THW09-1，已分別參加河南省預備試驗和黃淮北片國家預備試驗。
茹振鋼說(shuō)，目前他們已選出8個(gè)不育系、16個(gè)恢復系。這些不育系與恢復系可隨意配對，產(chǎn)生多個(gè)組合，需要優(yōu)質(zhì)小麥就配制優(yōu)質(zhì)小麥品種，需要大穗的就配制大穗的，需要多穗的就配制多穗的。孫其信表示，這是一項不僅在小麥主產(chǎn)區有極高的應用價(jià)值，而且可影響到其他區域的重要研究成果。
獨創(chuàng )制種技術(shù)，雜交小麥走向“高鐵時(shí)代”
兩系法雜交小麥研究成功了，但如何生產(chǎn)出更多的雜交種，快速走向大田生產(chǎn)，仍有兩大難題擺在茹振鋼面前——
當時(shí)的制種產(chǎn)量已達316公斤／畝，但相對于日益提高的勞動(dòng)力成本，產(chǎn)量仍然顯得過(guò)低。這成了制約雜交小麥推廣的一個(gè)瓶頸。此外，如何建立配套的兩系雜交小麥防雜保純技術(shù)和種子純度快速檢驗技術(shù)，也是雜交小麥走向生產(chǎn)的必要條件。
最初，茹振鋼按兩行母本、一行父本的方法指導農民制種，但農民們嫌用工多，效益低；他又研究改進(jìn)為父本母本按7∶3比例播種，但父本授粉后需要人工割除，勞動(dòng)仍顯繁雜。
面對實(shí)際操作中的困難，茹振鋼兩道難題一起解，獨創(chuàng )制種技術(shù)，讓雜交小麥育種走向“高鐵時(shí)代”！
他發(fā)現了一種可以在父本授粉后自然死亡的“致死基因”，發(fā)明了專(zhuān)一性的基因調控劑來(lái)“弒父濟母”。把這種基因引入父本后，再按8.5∶1.5比例，把母本父本充分摻勻，像大田生產(chǎn)一樣混播。授粉后，噴灑這種基因調控劑，致敏感的父本枯萎。不僅再也不需要人工割除父本，減輕了勞動(dòng)量；而且保證了種子純度；還騰出空間，讓有限的肥力集中供給母本生長(cháng)，使制種產(chǎn)量從300多公斤提高到450公斤左右。
“現在，我們相當于掌握了雜交小麥的一個(gè)個(gè)‘元件’，根據需要把‘元件’組裝起來(lái)，就能育出理想的優(yōu)勢小麥品種了！”茹振鋼興奮地說(shuō)，“強優(yōu)勢BNS型雜交小麥組配與規?；咝е品N技術(shù)研究”的成果，將把“工廠(chǎng)化”育種、制種變成現實(shí)，快速培育出一系列優(yōu)良的雜交小麥品種！
去年10月，科技部又將“小麥雜種優(yōu)勢利用技術(shù)與強優(yōu)勢雜交種創(chuàng )制”列入“十三五”國家重點(diǎn)研發(fā)計劃，予以支持。（本報記者 喬地 河南日報記者 楊青平）
轉自：科技日報
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