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鹿鼎注册也是导致我国平均单产水平很低的主要原因之一

2019年01月16日   来源:鹿鼎   浏览次数:   我来说两句

 
 
马铃薯杂交种子从这里起步  
 

鹿鼎注册也是导致我国平均单产水平很低的主要原因之一

图1 利用基因组编辑技术创制自交亲和的二倍体马铃薯

a:在普通二倍体马铃薯的花柱中,花粉管的延伸会受到抑制,而S-RNase基因突变的花柱中,鹿鼎主管,花粉管可以正常生长。b:普通二倍体马铃薯由于自交不亲和自花授粉后不会产生果实,而S-RNase基因突变后的马铃薯自花授粉可以产生饱满的果实。

鹿鼎注册也是导致我国平均单产水平很低的主要原因之一

图2 马铃薯全基因组范围内的偏分离及自交衰退相关表型

a-c:三个自交群体的偏分离情况。红色越高表示偏分离的情况越严重,箭头表示大效应有害突变所在的位置。d、f、h、j和l表示正常植株,e、g、i、k、m和n分别表示对应的突变性状,如根发育畸形、白化苗、叶缘黄化、叶片褪绿、多分枝和过度营养生长。

马铃薯的杂交种子,将在这里诞生。

2018年12月底的昆明,风和日丽,如春天般温暖。阳光透过温室顶棚的玻璃,投射在一棵棵绿色的小苗上。

它们的无数后代中将会出现未来马铃薯的二倍体亲本。到那个时候,农民种在地里的将不再是马铃薯薯块,而是一粒粒马铃薯种子;各种各样符合消费者多样化需求的马铃薯品种也会百“薯”齐放。

这就是中国农业科学院“优薯计划”描绘的未来马铃薯产业的图景。

“优薯计划”瞄准结构性障碍

你可能想像不到,我们现在吃的马铃薯和几十年前人们吃的是同样的品种。

和其他农产品新品种层出不穷的情况不同,优质马铃薯新品种并不多。一些上百年历史的马铃薯品种仍然在广泛种植,如美国的Russet Burbank(1902年育成)和荷兰的Bintje(1904年育成)。中国栽培面积最大的品种“克新1号”是1958年育成的,至今已经种植了近60年。

作为一种营养全面的世界第三大主粮作物,却缺乏有效的育种手段,新品种选育周期漫长,一般需要10-15年,且难以实现预期的育种目标,不能满足生产和产业发展对高产、抗病和多样化用途新品种的需要。

“这是因为一直存在两个结构性障碍制约着马铃薯深入研究和产业的可持续发展”。“优薯计划”首席科学家、中国农业科学院研究员黄三文告诉《中国科学报》,马铃薯普通栽培种是同源四倍体,其杂交后代性状分离,导致其育种研究困难;而且,四倍体马铃薯栽培品种主要通过薯块繁殖,繁殖系数低,只有1:10,用种成本高,易携带病虫害,不仅制约了优良新品种的迅速大面积推广应用,也是导致我国平均单产水平很低的主要原因之一。

2017年1月,黄三文用一只马克笔在办公室的白色玻璃隔断上写下马铃薯杂交育种的创想。“马铃薯产业的可持续发展急需重大科技创新驱动。”他说。

那就是用杂交种子种马铃薯。

为了破除上述两个结构性障碍,“优薯计划”应运而生。黄三文介绍,“优薯计划”将用二倍体自交系替代同源四倍体栽培品种进行杂交育种,可将育种周期从10-15年缩短为3-5年,大幅度提高育种效率;用储运方便且不带主要病虫害的杂交种子替代块茎繁殖,将把繁殖系数提高1000倍,为我国每年节省1000万亩种薯繁育用地,并解决1000万吨种薯储运难题。

2017年和2018年,农业农村部相关领导与深圳市领导两次前往优薯计划承担单位——中国农科院深圳基因组所(以下简称基因组所)调研“优薯计划”;2017年3月,农业农村部组织国内马铃薯专家前往项目单位云南师范大学听取“优薯计划”项目汇报;2017年3月由多名国内外院士组成的专家小组论证了“优薯计划”,一致认为该计划意义重大,应尽快启动。

2017年,在中国农科院科技创新工程、深圳市和云南省的大力支持下,“优薯计划”按照既定目标开始推进。

黄三文向记者强调,鹿鼎主管,选择云南师范大学作为合作方,是因为云南师范大学拥有40年历史的马铃薯传统特色学科和丰富育种经验,其成果-新品种“合作88”的培育入选了我国与国际农业研究磋商组织(CGIAR)战略合作30年来的标志性成果。为了更有效地推动这个计划,中国农业科学院和云南师范大学联合成立了马铃薯科学研究院。

攻克马铃薯自交不亲和难题

尽管栽培马铃薯品种不多,遗传背景单一,但是自然界中70%的马铃薯种质为二倍体,其丰富的遗传变异为“优薯计划”的实施提供了基础。

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