這幾年,在山東省高青縣,一種名叫“藍(lán)矮敗”的“神麥”進(jìn)入了農(nóng)民視野。“藍(lán)矮敗”是什么?它為何被叫作“神麥”?有著怎樣的開(kāi)發(fā)利用前景?帶著這些問(wèn)題,三夏時(shí)節(jié),記者來(lái)到高青,試圖通過(guò)對(duì)高青縣黃泛平原作物研究所創(chuàng)建人、原國(guó)家小麥業(yè)技術(shù)體系濱州綜合試驗(yàn)站站長(zhǎng)耿愛(ài)民的采訪揭開(kāi)這些謎底。
為小麥雜種優(yōu)勢(shì)利用增加一條全新途徑
生物界中,雜種優(yōu)勢(shì)普遍存在。在小麥上,二十世紀(jì)四十年代,國(guó)際上便開(kāi)始利用三系、化殺、無(wú)融合生殖、核不育、光溫敏等多條途徑開(kāi)展雜交小麥研究,但進(jìn)展緩慢。1972年,一個(gè)名叫高忠麗的女知青在山西省太谷縣麥田發(fā)現(xiàn)一種小麥不育株,業(yè)內(nèi)專家將其稱為“太谷核不育”,國(guó)際基因組織將其核不育基因命名為“Ms2”。耿愛(ài)民說(shuō):“這種小麥不育株麥穎開(kāi)張角度大,開(kāi)張時(shí)間長(zhǎng),柱頭外露,授粉可以結(jié)實(shí),后來(lái)研究證實(shí)它是顯性單基因控制的核不育種質(zhì)。”
后來(lái),劉秉華等專家將顯性矮稈基因Rht10與太谷核不育基因Ms2成功連鎖在4D染色體短臂上,創(chuàng)制成功“矮敗”,并獲得2010年國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。“矮敗”即矮稈敗育。在此基礎(chǔ)上,專家們又將藍(lán)粒性狀基因?qū)?ldquo;矮敗”小麥材料中,培育出了“藍(lán)矮敗”不育種質(zhì)。
耿愛(ài)民說(shuō):“‘藍(lán)矮敗’是一個(gè)種質(zhì)創(chuàng)新的優(yōu)異平臺(tái),更適宜于創(chuàng)建輪選群體與基因庫(kù)。”利用這一平臺(tái),他們創(chuàng)制了8類上百份種質(zhì)資源材料,已獲得了6項(xiàng)發(fā)明專利授權(quán)。“藍(lán)矮敗”的神奇還表現(xiàn)在,這種藍(lán)小麥與普通小麥有著同等的產(chǎn)量水平,但它含有花青素,并富集鋅鐵硒等對(duì)人體有益的微量元素。“藍(lán)矮敗”的成功培育,為小麥雜種優(yōu)勢(shì)利用增加了一條全新途徑,而“冬性藍(lán)矮敗”材料的育成,則為不同生態(tài)區(qū)利用小麥雜交種提供了可能。
“冬性化
”+“色選機(jī)
”奠定推廣基礎(chǔ)
耿愛(ài)民介紹,“藍(lán)矮敗”實(shí)現(xiàn)了藍(lán)粒、矮稈、花藥敗育三個(gè)性狀連鎖,相互標(biāo)記。它在同一麥穗上能結(jié)出藍(lán)、白兩色麥粒,將藍(lán)粒種進(jìn)地里,麥苗又矮又壯,花開(kāi)時(shí)無(wú)花藥,用任一麥穗的花粉授粉,會(huì)結(jié)出滿滿的籽粒,麥穗同樣有藍(lán)、白兩色麥粒。取白粒種子種植,則其植株高大、全部有花藥、籽粒全為白色。取這些白粒種子再種,則長(zhǎng)勢(shì)不及以前,表明不能再繼續(xù)作種子利用。
有了“藍(lán)矮敗”,是否即可進(jìn)行雜交種子生產(chǎn)與廣泛利用?耿愛(ài)民說(shuō),我國(guó)有南北之差,世界有地域之別,各地種植的小麥更有冬、春之分。雜交小麥新品種要適應(yīng)各地的不同氣候環(huán)境與生產(chǎn)條件,必須實(shí)現(xiàn)“藍(lán)矮敗”的冬性化。遺傳原理告訴大家,小麥冬春雜交春性為顯性,只有有了“冬性藍(lán)矮敗”,才可以生產(chǎn)適應(yīng)不同冬春性麥區(qū)的雜交小麥品種組合。耿愛(ài)民與他的團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)十年的努力,實(shí)現(xiàn)了“藍(lán)矮敗”遺傳背景的冬性化,為雜交小麥在不同冬春性麥區(qū)的廣泛區(qū)域種植打下了基礎(chǔ)。
“科技的進(jìn)步、設(shè)備的支撐,對(duì)雜交小麥的生產(chǎn)利用至關(guān)重要。該途徑小麥雜交種的生產(chǎn)利用,僅靠人工挑選難以滿足大田用種。而有了智能色選機(jī)使雜交小麥的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)成為可能。”耿愛(ài)民說(shuō),利用“藍(lán)矮敗”制種只要將色選出的藍(lán)粒(藍(lán)矮?。┡c白粒父本按6:2的行比大田播種,靠自然授粉即可。而且,“藍(lán)矮敗”的矮稈特性易于授粉,便于保純,讓雜交小麥的大田制種變得簡(jiǎn)單。
雜交小麥品種應(yīng)加快產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)步伐
“跟雜交水稻比起來(lái),雜交小麥難度要大得多。”耿愛(ài)民說(shuō),雜交小麥的技術(shù)難點(diǎn)在于它的遺傳基礎(chǔ)更為復(fù)雜,水稻是兩倍體,小麥本身就是異源六倍體,大多數(shù)基因有重復(fù)序列,性狀基因的上下位互作、沉默與表達(dá)關(guān)系復(fù)雜。但大量試驗(yàn)表明,小麥的雜種優(yōu)勢(shì)也是實(shí)實(shí)在在存在的,我們的研究也證明了它的存在與利用價(jià)值。
從2008年開(kāi)始,耿愛(ài)民團(tuán)隊(duì)歷時(shí)十年,轉(zhuǎn)育了大量“藍(lán)矮敗”不育系,篩選探明了多個(gè)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)雜交組合苗頭,與普通小麥相比不少組合比對(duì)照品種增產(chǎn)15%以上,*增幅可達(dá)25.2%。他們的研究成果被載入2016年《中國(guó)農(nóng)業(yè)年鑒》。
耿愛(ài)民介紹,雜交小麥在生長(zhǎng)發(fā)育方面表現(xiàn)為幼苗茁壯,分蘗早,普遍有鞘蘗、分蘗生長(zhǎng)快,與主莖差距小,成穗率高。根系發(fā)達(dá)入土深,抽穗后仍有次生根發(fā)生。幼穗發(fā)育快,結(jié)實(shí)率高,上三葉功能期長(zhǎng),光合效率高,光飽和點(diǎn)高。內(nèi)源激素水平高,籽粒庫(kù)容大,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流強(qiáng),植株衰亡慢。雜交小麥在大田種植生產(chǎn)方面的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為用種量少,長(zhǎng)勢(shì)好,抗逆性強(qiáng),抗旱耐瘠薄,適應(yīng)性廣,抗病能力強(qiáng),抗干熱風(fēng),抽穗早,灌漿期長(zhǎng),穗大粒多,產(chǎn)量高,增產(chǎn)幅度大。
“小麥?zhǔn)瞧駷橹谷晕传@得大面積應(yīng)用雜交種的糧食作物,農(nóng)民期盼雜交小麥的推廣應(yīng)用。”耿愛(ài)民說(shuō),“依托‘藍(lán)矮敗’途徑的小麥雜交種,適宜于專業(yè)化生產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā),有著巨大的種子市場(chǎng)和種植潛力,前景誘人。”
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