矮敗小麥的發現
1972年5月的一天,山西省太谷縣郭家堡村女青年高忠麗在小麥品系“2-2-3”繁殖田中發現1株特殊小麥。遠看穗子蓬鬆,在陽光下半透明;近看雌蕊柱頭髮達,雄花敗育,這就是稱之為國寶的太谷核不育小麥。1980年鄧景揚等通過遺傳分析,明確太谷核不育小麥的不育性受一個顯性單基因所控制,這是世界上首次被發現的顯性雄性不育天然突變體。
太谷核不育小麥的發現與鑑定引起了黨和國家領導人的重視,成立了全國太谷核不育小麥研究與利用協作組,在理論研究和育種套用等方面聯合攻關,研究工作取得了重要進展,太谷核不育基因定位是取得的突出成果之一。
高效育種技術新體系的創建
1986年中國農科院作物所小麥專家等利用染色體組定位和端體分析一套新的定位程式和方法,將太谷核不育基因定位在4D染色體短臂上,距離著絲點31.16個交換單位處。
太谷核不育小麥套用於育種實踐,有一些不盡人意的地方,例如它要人工鑑別育性,輪選群體株高逐漸升高等。為了解決這個問題,我們在太谷核不育基因成功定位的基礎上,以株高不足30厘米的矮變一號小麥為標記性狀供體,通過雜交、測交和細胞學研究,從測交後代群體中篩選具有矮稈性狀標記的太谷核不育小麥。第1輪的測交後代群體是321株,沒有出現需要的矮稈不育類型;第2輪的群體擴大到3248株,仍然沒有出現矮稈不育類型;第三輪的群體是5216株,最終從中篩選到1株我們需要的矮稈不育類型。這一株矮稈不育小麥,用其它小麥品種授粉,後代群體中分離出一半矮稈株,表現雄性不育,一半非矮稈株,表現正常可育,由於群體中的矮稈株都是雄性敗育的,所以命名為“矮敗小麥”。
矮敗小麥是中國具有自主智慧財產權的寶貴遺傳資源,具有極高的技術含量。首先,矮敗小麥含有農作物中雄 性敗
育最徹底,不育性最穩定的太谷核不育基因。第二,矮敗小麥含有小麥中降稈作用最強,來自於矮變一號的顯性矮稈基因。第三,太谷核不育小麥的顯性不育基因與矮變一號的顯性矮稈基因在4D染色體短臂上連鎖十分緊密,交換率僅為0.18%。第四,矮敗小麥後代群體中有一半靠異交結實的矮稈不育株,一半靠自交結實的非矮稈可育株,異交有利於基因的交流與重組,自交則有利於基因的純合與穩定,矮敗小麥兼有異花授粉和自花授粉的特性,是便利的遺傳改良工具。利用它,可以進行複合雜交、階梯雜交、聚合雜交和輪迴選擇,同時在分子育種中也有廣闊的發展前景。經過10多年不懈探索與反覆實踐,中國農科院建立了矮敗小麥高效育種技術新體系。這個體系包括理想輪迴選擇工具,簡單有效的輪迴選擇技術,豐富多樣的輪迴選擇群體,表現優異的新品種(系)。
利用矮敗小麥這個便利遺傳改良工具,把眾多親本的有益基因輸入輪選群體,經過反覆異交、選擇和系譜程式,選育出各具特色的適合不同生態地區的小麥新品種。矮敗小麥輪選群體是新品種的加工廠和孵化器,矮敗小麥技術是選育小麥新品種的高效育種技術平台。
技術套用
2003年中國小麥新品種展示北京試點有42個品種參加,在產量位居前10名的品種中,有5個品種是用矮敗小麥技術選育出來的,第一、二、三名都是用矮敗小麥技術選育出來的。
輪選987是利用矮敗小麥技術選育出來的第1個國審品種。這個品種表現高產、穩產、綜合抗性好、適應範圍廣。
輪選01-1是利用矮敗小麥技術選育的又一個高產、穩產、綜合抗性好的新品種。該品種2005年參加河南省冬水組預試,在106個參試品種中脫穎而出,產量住居第一;2006年參加河南省冬水Ⅲ組區域,產量位居14個參試品種第一名,比對照豫麥49增產7.23%,比對照周麥18增產5.24%。
現在已有50餘家科研單位和高等院校引進矮敗小麥,建立矮敗小麥輪選群體近百個,已選育出新品種10多個,有50多個品系正在參加國家、省(市)區域試驗。
矮敗小麥創製與高效育種技術新體系成果通過了農業部組織的技術鑑定,鑑定委員會認為:“矮敗小麥這個獨特的遺傳資源屬國際首創”,“該項研究創新性強、實用效果好,發展潛力大,總體上處於國際領先水平”。“綠色革命之父,諾貝爾獎獲得者布勞格博士將其譽為小麥育種的革命”。美國科學院院士、世界著名分子育種學家、康乃爾大學教授Tanksley博士看中矮敗小麥在分子育種中的套用前景,派人來華洽談合作事宜。
相關內容
矮敗小麥高效育種技術體系是中國具有自主智慧財產權的創新性科研成果,是小麥育種技術的重大突破,受到國內外專家的高度重視。中國農業科學院作物所劉秉華研究員等專家,日前在“第一屆全國矮敗小麥育種技術研討會”上共同呼籲,希望有關部門加大對矮敗小麥研究利用工作的支持力度,將矮敗小麥研究納入國家專項,以推動矮敗小麥育種技術的持續發展與創新,確保我國在該領域的領先地位。
矮敗小麥是中國具有自主智慧財產權的寶貴遺傳資源。據中國農科院院長翟虎渠研究員介紹,隨著現代作物分子育種技術的發展,矮敗小麥更顯現出它獨特的優勢。將矮敗小麥輪迴選擇育種體系與分子育種體系進行整合,從而可以大幅度提高小麥育種效率。
為全面提升中國小麥育種水平,與會專家建議,應聯合中國小麥育種優勢單位,建立矮敗小麥全國協作網,大力全速推進矮敗小麥育種技術的推廣套用,提升我國小麥育種整體水平;將矮敗小麥育種技術與分子技術進行有機整合,創建矮敗小麥分子育種技術平台;明確雄性不育的遺傳本質,將其基因通過轉基因技術轉移到其它作物上,更廣泛地利用我國這一寶貴基因資源。
近年來,中國專家在矮敗小麥研究利用中取得了令人鼓舞的成果:輪選987是利用矮敗小麥技術選育出來的第一個國審品種。這個品種表現高產、穩產、綜合抗性好、適應範圍廣。在北方冬麥區區域試驗,生產試驗、生產示範和新品種展示,其產量都名列第一;輪選01-1是利用矮敗小麥技術選育的又一個高產、穩產、綜合抗性好的新品種。該品種2005年參加河南省冬水組預試,在106個參試品種中脫穎而出,產量位居第一。現在全國已有50餘家科研單位和高等院校引進矮敗小麥,建立矮敗小麥輪選群體近百個,已選育出新品種10多個,有50多個品系正在參加國家、省(市)區域試驗。
現在,“矮敗小麥創製與高效育種技術新體系”成果已通過農業部組織的技術鑑定,鑑定委員會認為:“矮敗小麥這個獨特的遺傳資源屬國際首創”,“該項研究創新性強、實用效果好、發展潛力大,總體上處於國際領先水平”。綠色革命之父、諾貝爾獎獲得者布勞格博士將其譽為“小麥育種的革命”。矮敗小麥已經受到各方面的關注,展現了廣闊的發展前景。