作者:常理 来源:经济日报 发布时间:2018/2/18 10:43:33
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实现水稻三系配套:农科院保护“植物大熊猫”

 

野生稻是水稻品种改良重要的基因资源,也是国家重点保护野生植物,被誉为“植物中的大熊猫”。海南野生稻“野败”不育基因的发现,成功实现了水稻的三系配套,解决了我国乃至世界粮食紧缺的问题。

自20世纪80年代起,我国野生稻自然居群急剧减少,面临灭绝危险。由于野生稻遗传异质性高、不利基因出现频率高且多与有利基因连锁等因素的影响,利用野生稻进行水稻品种改良周期长、成功率低。如何克服野生稻资源利用中的障碍,提高野生稻优良基因发掘和利用效率,一直是国内外水稻专家孜孜追求的目标。

在2017年度国家科学技术奖励大会上,中国农业科学院作物科学研究所杨庆文研究员牵头完成的“中国野生稻种质资源保护与创新利用”获得国家科学技术进步二等奖。杨庆文带领的野生稻研究团队,历时18年,系统查清了全国3种野生稻居群的精准信息。它们分布于南方的江西、湖南、福建、广东、广西、云南、海南7省区,主要生长于700米以下的江河流域,平原地区的池塘、沟渠、沼泽等湿地。

杨庆文说,以往的野生稻调查收集缺乏统一的技术和标准,分布点位置、面积等全部依靠人工记载,地点只能到小地名。项目组在总结以往调查经验的基础上,创建了以GPS精细定位为基础、以居群的地形、气候、土壤、小生境、伴生植物以及当地民族、文化、习俗、农民认知等为技术指标的野生稻调查技术体系。

他们利用分子标记检测研发了居群采集技术,设定居群遗传多样性阈值,结合遗传多样性分析,制定了取样间距以及取样数量的标准;克服了以往凭经验随机取样,取样单株少,代表性差等问题;利用分子标记剔除重复后获得野生稻资源19153份,是我国1996年保存总数(5599份)的3.42倍,极大丰富了我国野生稻基因库。同时,他们按照野生稻种质资源描述规范和数据标准,对野生稻形态性状和典型特征进行标准化,结合居群GPS定位信息及图像信息,建立了包括所有居群地理信息、生态环境、特征特性、典型特点等基本信息以及栖息地、野生稻单株及其典型特征等图像信息的GPS/GIS信息系统,并纳入国家农作物种质资源信息系统,实现了国内用户的信息共享。

他们的另一大贡献是在国际上率先实现了野生稻濒危居群的原生境保护。杨庆文发现,我国广东、广西南部和海南北部为我国普通野生稻和药用野生稻的遗传多样性中心,海南和云南西南部为疣粒野生稻遗传多样性中心,北回归线以南的珠江流域为我国水稻起源中心,野生稻遗传结构受山体阻隔并具有典型的流域特征等特点,且江西东乡、湖南茶陵、云南元江等边缘居群生态环境脆弱。对此,他们确定了以广东广西南部和海南北部为重点区域,其他区域按山体和流域确定重点居群,优先保护边缘居群的原生境保护策略;结合濒危状况调查,明确提出了23个极度濒危的野生稻居群,列入了农业部生物资源保护规划。

此外,他们还研发了《农作物种质资源鉴定技术规程——野生稻》和《农作物种质资源评价技术规程——野生稻》两个标准,对新收集的野生稻资源进行农艺性状精准鉴定,对育种急需的目标性状进行重点鉴定评价。共鉴定3种野生稻资源42239份(次),评价出抗病虫、抗逆、优质等优异资源658份。

为解决野生稻保护和种质创新与育种家结合不紧密的问题,杨庆文带领项目组创新了以信息化为基础的共享利用技术,建立中国野生稻GPS/GIS信息系统并纳入中国作物种质资源信息网;收集的新资源、鉴定评价获得的优异资源及创新种质、新品种被全国育种、科研、教学和生产单位广泛利用,实现了种质、技术和信息共享。全国213个单位(次)利用项目组提供的野生稻优异资源和新种质14015份(次),育成品种114个,累计种植面积2.3亿多亩。2014年至2016年推广5282.16万亩。

 
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