6月8日,2020年度云南省科学技术奖励结果揭晓。其中,在科学技术进步奖中,国家甘蔗资源库创建及高糖多抗种质创新利用项目获得了一等奖。
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%,云南蔗糖产量占全国约20%,居全国第二位。甘蔗育种和生产一直面临两大挑战:一是遗传基础狭窄、育种亲本单一,育成品种糖分和抗性难有较大突破;二是病虫害和干旱等不断加剧,品种抗病虫抗旱能力弱,导致甘蔗单产长期低位徘徊。
云南省高原特色农业产业研究院副院长范源洪研究员,之前任职于云南省农业科学院及其甘蔗研究所,是该项目的第一完成人。他介绍,项目是由云南省农业科学院甘蔗研究所、云南农业大学、云南省农业科学院生物技术与种质资源研究所共同完成。项目针对我国甘蔗资源发掘利用存在保存技术落后、糖分供体资源短缺、遗传背景不清、缺乏精准鉴定技术、远缘杂交糖份抗性难以聚合等关键技术问题,历时29年,系统开展了资源考察收集、有效保护、重点创新和高效利用,以高糖多抗为目标,在保存技术、遗传多样性、精准鉴定、种质创新和育种利用等方面取得重大突破。
国家甘蔗资源库 收集甘蔗资源3846份
项目提出了资源收集保存与创新利用新思路,明确了我国资源地理分布与富集程度。探明了甘蔗9个野生种和地方种在22个省区151个县的地理分布、原产地与生境条件、种群分布特点与富集程度,突破了世界甘蔗野生资源分布的北缘(34°08’)和海拔记录(3014米);重点收集了2500米以上高海拔区、纬度北缘地区、6个周边国家地区等特殊生境的特异野生资源68份,并明确了斑茅、滇蔗茅、蔗茅、细茎野生种4个野生种的分布规律、不同地理种群和不同区域气候类型与表型变异的相关性、边境少数民族地区与缅甸、越南、老挝、泰国等周边国家的细茎野生种地理类群分布及其相关性等。
同时,研制出资源活体保存与实时监测等有效保护技术,在云南开远创建了国家甘蔗种质资源库,收集保存了34个国家和中国22个省区的6个属18个种甘蔗资源3846份,中国第一、世界第二。收集引进稀有珍贵种质,新增种质来源和丰富资源基础,保存资源涵盖了巴西、印度等主要产糖国家及热带种、野生种的起源地及多样性中心。
提出云南南部是甘蔗细茎野生种起源地和多样性中心之一
项目系统阐明了甘蔗及近缘属种的起源演化和亲缘关系,为斑茅和滇蔗茅的分类归属提供了可靠的分子数据支撑,解决了多年国内存在的分类争议问题;在国际上首次揭示了中国甘蔗细茎野生种的分子演化方式,提出云南南部是甘蔗细茎野生种起源地和多样性中心之一,突显了中国细茎野生种在国际上的重要地位和重要育种利用价值,为深入研究和发掘利用提供重要的科学依据。
在国内首次构建了杂交品种、细茎野生种和斑茅3个核心种质库,为优异种质的精准利用提供了科学依据;同时构建了割手密2个后代群体的分子遗传连锁图谱,为甘蔗重要育种性状的QTL定位研究奠定了扎实的基础。
研制出甘蔗表型、染色体、抗病和抗旱鉴定评价技术体系,筛选出高糖多抗优异种质536份,形成优异种质库,用于种质创新和育种利用。
云南甘蔗出糖率由5年前的12.3%提高到2019年的12.8%
项目攻克远缘杂交利用技术症结,实现优异种质创新利用;杂交聚合高糖多抗性状,创制突破性优良种质;育成高糖多抗优良品种,推动育种利用和品种更新。成功聚合了野生种抗旱、抗病与热带种糖份、产量等优良性状,获得高糖多抗创新种质102份,获新品种权4个;育成高糖多抗优良品种6个、优良亲本10个,推动了育种利用和品种更新;2003年以来,针对不同蔗区生态特点和需求,对云蔗、云引和新台糖系列品种,研究形成了“良种+健康种苗繁殖技术+绿色轻简技术”模式进行了大面积推广应用。2018-2019年,育成品种累计推广401.84万亩(占同期种植面积的46.6%),新增甘蔗241.1万吨,增糖30. 86万吨,新增产值26. 85亿元,新增利润9亿元,经济效益显著。为云南甘蔗出糖率由5年前的12.3%提高到2019年的12.8%及精准脱贫发挥了重要作用,为云南甘蔗品种改良更新奠定了坚实基础。
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。项目历时29年,先后参加人员近百人,主要完成人33人,30年磨一剑,我们的资源从少到多,研究团队从小到大,研究水平从弱到强,研究服务范围由国内到国内外结合。项目的成功离不开项目组成员的长期坚持与不懈努力,以及上级部门多年的持续支持。未来我们将继续投身云南甘蔗科研事业,不仅要考虑高新技术的研发,而且要考虑技术的先进实用,减小成果应用成本,努力提高农民收入,帮助企业增收,这样才能有效推进蔗糖产业的高质量发展。”
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