作物種質資源是開展優良品種選育、促進作物科技原始創新的基礎和源頭,做好種質資源普查和保護是打好種業翻身仗的第一仗。
5月8-9日,農作物種質資源保護與利用專項2021年度工作會在湖南長沙召開,中國農科院作科所及各作物種質資源庫(圃)相關負責人,農業農村部種業管理司有關人員參會。會議總結了“十三五”期間作物種質資源保護與利用工作進展,并對“十四五”作物種質資源保護與利用工作進行了總體部署。
會上,涉及種質保存、資源鑒定、育種應用等不同領域專家學者齊聚一堂,針對新形勢下,作物種質資源保種工作如何開展,如何加強種質資源鑒定評價、提高種質資源利用效率等問題展開研討,為做好下一階段作物種質資源保護與利用工作出謀劃策,探明方向。
“種質資源的保護與利用,是全面打好種業翻身仗的關鍵?!睍希袊こ淘涸菏縿⑿裰赋觯N質資源工作,要能夠支撐作物育種,支撐種業發展及農業生產,支撐國民經濟和社會發展。新時期內,要總結“十三五”時期的經驗與不足,面向育種需求,加快種質資源精準鑒定,讓種質資源可以為育種者所用,在生產中起作用,實現種質資源和遺傳育種的相互銜接,推動種質資源高效利用。
保量更保質
產業意義和科學意義成衡量目標
如果說種業是農業的芯片,那么種質資源就是種業的芯片。
在生物技術高度發展的今天,種質資源已經成為一個國家重要的戰略資源,也是衡量一個國家綜合國力的指標之一。
據介紹,目前,我國長期保存種質資源52萬份,居世界第二位。其中保存的28萬份地方品種和野生資源,已經在野外、生產上消失或絕種。
“如果不是因為提前入庫保存,這28萬份資源將不復存在。”中國農業科學院作物科學研究所作物種質資源中心主任李立會指出,種質資源的收集保存,關系到國家的糧食安全和種業安全,意義重大。預計今年8月,國家作物種質資源新庫將進入試運行階段,庫容量、保存方式、自動化、信息化程度將顯著提升,可保存150萬份種質資源,保存能力位居世界第一。
自2015年起,第三次全國農作物種質資源普查與收集行動全面展開?!敖刂?020年,行動已完成1616個農業縣普查與征集、291個農業縣系統調查與搶救性收集,征集與收集種質資源9.2萬份。作物種質資源供需矛盾有效緩解,基本實現了有種可供,目前年分發11萬份次,比2001年提高了17倍,保存資源利用率達到了51%?!崩盍f。
隨著種質資源工作的長期有序開展,我國種質資源保存數量穩步提升,多樣性日益豐富?!澳壳?,大豆、油料、野生稻、野生花生、茶、紅麻、大蒜、茶樹、山葡萄、桑、棗、龍眼、枇杷、砂梨、荔枝、香飲料、紅萍、煙草15類作物種質資源保有量居世界第一?!眹易魑锓N質庫主任盧新雄表示。
截至目前,第三次全國農作物種質資源普查與收集行動階段性成效顯著,已收集和新收集的種質如何妥善入庫圃安全保存,如何實現資源和育種的有效銜接等已成為下一階段的工作重點。
對此,李立會表示,“十四五”作物種質資源保護與利用工作中,將著力解決一批關鍵問題?!笆占?、編目、更新、生活力檢測、鑒定、創新等工作的‘份數’,不再作為衡量的唯一指標,而是將‘份數’代表的產業意義和科學意義作為主要衡量指標?!崩盍硎?,加強種質資源保護與利用,同步提升保種數量與質量,是今后開展工作的主要方向。
據介紹,下一階段,我國將加快推進《農作物種質資源管理辦法》修訂,進一步完善收集保護、資源登記、鑒定評價與種質創新、共享利用、國際合作交流等各項工作,確定一批國家級作物種質資源保護單位,確保種質資源的安全保存和有效供給,推進作物種質資源登記,推動作物種質資源事業高質量發展。
面向農業生產和種業發展需求
實現資源、育種緊密銜接
對于育種工作者而言,優良育種材料短缺則意味著“無米之炊”。資源收集之后,如何實現資源和育種的緊密銜接,一直是育種家們關心的重點。
縱觀我國作物育種歷史,種質資源的重要性不言而喻?!敖夥藕?,通過系統普查,零散在我國各地的地方品種被收集上來,通過鑒定和利用,育成了我國第一代小麥品種,小麥產業的發展也上了新臺階。各種多抗種質的廣泛應用,在抗赤霉病上也起到了很大作用。”從事育種幾十年的小麥育種家、中國工程院院士趙振東坦言。
“要解決品種同質化的問題,我們非??释ㄟ^資源的利用來育成更多有突破性的品種?!壁w振東指出,在一年兩熟的耕作制度下,要實現高產、優質、早熟等育種突破,關鍵在于資源的突破。
“目前,最亟須解決的問題,就是可利用的、突破性種質資源的短缺,特別是光熱水肥高效利用、多抗等種質資源的短缺。因此,在進行后期鑒定評價時,選擇什么性狀、什么材料去鑒定十分重要?!壁w振東表示,資源研究、精準鑒定要向重點材料側重,才能更加貼合育種和產業發展的實際需求。
“下一階段,為支撐大、小宗作物產業發展不平衡的問題,針對水稻、小麥、玉米、大豆、棉花、油菜等大宗農作物,將聚焦農業生產和種業發展需要的重要性狀,重點篩選、創制在育種上具有應用前景的優異種質或育種親本,發揮各作物優異種質的品牌效應,逐步形成以種質資源為源頭和中心,開創引領種業和產業發展新局面?!崩盍f。
在第三次全國作物種質資源普查與收集行動中,收集、保存了不少特色、特異的珍貴資源,應用前景十分廣闊。近年來,以本次行動收集的優異種質為依托,一批符合農業生產及市場需求的新優品種選育成功并推向田間地頭,正在推動各地農民增收、產業發展中發揮著重要作用,也為我國鄉村振興注入了源頭活水。
以小麥-冰草創新種質作為育種材料,23個優勢育種單位培育出高產、抗病、抗逆新品種9個,參加國家、省區試后備新品種24個,涵蓋7個主產區;由鄭州桃圃提供蟠桃品種苗木,通過高效栽培技術配套,實現新疆沙石地種植,畝產1020公斤,畝純收入5000元以上,比當地種植普通桃收入增加一倍;甘肅隴南核桃研究所培育了“紅核2號”新種質,打破了美國在紅仁核桃育種方面的專利壟斷地位;通過收集資源育成的獼猴桃品種“東紅”,斬獲果蔬界的“奧斯卡”——“Fruit Logistica創新獎”金獎,這是國內培育的獼猴桃品種首次榮膺國際大獎……
加快精準鑒定 摸清資源“本底”
我國種質資源豐富,但對于不少育種工作者來說,育種材料匱乏仍然是個“老大難”問題,原因在哪?
“想要用好資源,先要摸清資源的‘本底’。”中國農科院作科所李英慧研究員指出,種質的抗病性如何,產量三因素表現如何,都要通過田間表型和基因型的精準鑒定來一探究竟。
精準鑒定有多重要?
我國小麥地方品種“望水白”是世界公認抗赤霉病最好的優異種質,但因產量不高,40年間仍未得到有效利用?!巴ㄟ^精準鑒定發現,決定該品種抗性突出的兩個基因與產量性狀呈顯著負相關,這才找到了‘癥結’所在?!崩钣⒒劢榻B。
通過后續的遺傳改良,目前已利用“望水白”培育出2個高抗赤霉病的小麥新品種,完成了優異種質向可利用親本的轉變。
“目前,我國存入庫(圃)種質資源已全部完成基本農藝性狀的鑒定及編目,但只有不到10%進行了初步精準鑒定。若要進行深入挖掘和利用,鑒定的廣度和深度仍然不足?!崩钣⒒壑赋?,十四五期間,為加強種質資源的有效利用,將為已入庫的52萬份資源構建“分子身份證”,“精選”5.2萬份進行精準鑒定后,將篩選出2200份以上最有利用價值種質進行功能標記,方便育種家按需選擇和利用。同時,通過數據庫的建立和應用,加速推進種質資源的有效共享。
如何“精選”出這十分之一的精準鑒定對象?
“在挑選精準鑒定的目標時,需瞄準種業發展方向和實際生產需求?!崩钣⒒壑赋?,下一階段,將著重選擇在高產、耐蔭、固氮、宜機、加工品質、抗主要病蟲害和逆境等方面具有突出優勢的種質資源,開展后續的精準鑒定,通過田間展示和“分子身份證”,育種家和企業可快速了解種質遺傳信息,加快種質資源的利用效率。
“通過基因型、表型、環境、系譜等育種大數據發展和信息化技術,我國育種將有望實現從2.0到4.0時代的跨越,實現種業發展的彎道超車?!崩钣⒒壅f。