作者:叶满山,张馨正 来源:中国科学报 发布时间:2026/4/17 19:22:11
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藏粮于技破旱局 陇原麦浪涌金浪
——记甘肃农业大学小麦抗旱分子育种团队

 

在西北旱作农业核心区的甘肃,干旱缺水始终是制约小麦生产的关键核心技术难题,甘肃农业大学小麦抗旱分子育种团队以国家粮食安全战略为指引,扎根陇原旱塬十余载,融传统育种智慧与现代分子技术于一体,破解小麦抗旱育种技术难题,创新种质,培育抗旱高产良种,让昔日贫瘠的旱地之上,麦浪翻涌、金穗飘香,为西北旱作区粮食安全筑牢科技屏障。该团队完成的“小麦抗旱高产优异种质与基因资源挖掘及创新应用”项目荣获2025年度甘肃省科技进步一等奖,用硬核科技践行了农业科技工作者的使命与担当。

 团队进行小麦抗旱育种材料温室加代选择。甘肃农业大学供图。

扎根旱地,立育种攻坚之志

甘肃是我国小麦生产和消费大省,小麦种植面积超千万亩,却深陷干旱的困扰:年均降水量不足300毫米,蒸发量却超过1500毫米,干旱缺水成为农业生产的最大难题。数据背后,是令人揪心的现实——全省小麦平均亩产仅约250公斤,远低于全国380公斤的平均水平,小麦自给率仅60%,每年四成需求需从外省调入,这对照《“十四五”推进农业农村现代化规划》中提高农业良种化水平、保障粮食综合生产能力的目标,仍有不少提升空间。

“甘肃的旱地不能荒,农民的粮袋不能空,我们搞农业科研的,就是要把论文写在大地上,让科技赋能粮食安全。”杨德龙教授的话,道出了团队全体成员的初心。杨德龙教授是小麦抗旱分子育种团队负责人,也是甘肃农业大学农学院院长。他带领团队深耕小麦抗旱遗传改良研究多年,深知甘肃旱作农业的痛点,更明白良种对增产增收的关键作用。在他的带领下,团队的教师、博士硕士研究生们,一头扎进实验室,一脚踩进试验田,从实验室到陇中、陇东的塬区,把实验室搬到田间地头,将研究课题对准生产难题,开启了一场与干旱赛跑、与时间博弈的育种攻坚。

小麦育种材料田间鉴定与选择。甘肃农业大学供图。

科技破局,筑良种培育之基

育种是一项慢工出细活的事业,传统育种方式周期长、效率低,培育一个新品种往往需要十年甚至更久,在寒旱区开展抗旱育种,更是难上加难。面对困境,团队没有墨守成规,而是打开了小麦抗旱高产育种的新大门,构建起一套精准高效的小麦育种创新体系,实现了从“经验育种”到“精准育种”的跨越。

团队率先构建“引育结合-精准鉴定-综合评价-高效筛选”一体化小麦抗旱高产种质资源鉴定评价体系,对海量种质资源进行系统收集和表型精准鉴定,筛选出124份抗旱性强、产量性状突出、遗传多样性丰富的优异种质,有针对性解决了甘肃小麦抗旱育种底盘种质资源背景不清、骨干亲本遗传基础狭窄的问题。在实验中,团队还发现了旱地小麦稳产的关键——干旱能显著调控茎秆中暂贮性碳水化合物向籽粒的高效转运来补偿籽粒灌浆,提高粒重和产量,从个体和群体水平阐明了小麦抗旱生理和分子调控机制,为抗旱育种提供了坚实的理论支撑。

在摸清底盘种质家底的基础上,团队同步推进旱地小麦遗传机理解析工作。他们利用全基因组测序、重测序及高通量基因型分型等手段,系统解析了小麦群体材料的遗传背景,结合多组学数据与全基因组关联分析,成功挖掘出20余个与抗旱、高产性状相关的关键调控基因,并完成了全面的功能验证。针对这些功能位点,团队进一步设计特异性KASP分子标记,构建了一套高效、稳定的小麦功能分子标记开发体系。目前,所开发的分子标记已获得知识产权保护,授权国家发明专利9项,其中1项已实现成果转化,真正让科研成果走出实验室、落地见实效。

与此同时,团队紧跟国际前沿,将传统育种技术与现代分子生物学手段深度融合,走出了旱地小麦分子育种的新路径。他们利用已开发的与小麦抗旱、高产性状紧密连锁的分子标记,建立了分子标记辅助育种技术体系和高通量分子标记检测平台。“以前选种要等小麦成熟看产量,如今在苗期取一片叶子做DNA检测,就能精准判断是否携带抗旱高产目标基因,选择效率提高30%以上,育种周期大幅缩短。”杨德龙介绍道,这一技术突破,让小麦抗旱育种实现了“精准导航”,彻底改变了传统育种“靠经验、碰运气”的困境。

团队并未止步于常规杂交育种,而是进一步将辐射诱变、化学诱变、分子标记辅助选择、转基因、基因编辑等前沿技术融入小麦种质创新体系,通过多手段协同创制优异突变体材料5000余份,有效拓展小麦抗旱高产的遗传变异来源,再经过定向遗传改良,成功创制出抗旱高产新种质300余份,显著提升了小麦抗旱育种效率和整体水平。

良种落地,结旱塬丰收之果

“科研的价值,终究要体现在田间地头,体现在农民的笑脸上。”秉持着这一理念,团队打破科研壁垒,打造校所、校地、校企合作新范式,与甘肃省农业科学院旱地农业研究所、定西市农业科学研究院等科研单位,以及灵台县鑫丰种业有限公司等种业企业深度合作,构建“科研育种单位+种子企业+推广部门”协同育繁推体系,通过常规杂交与分子标记辅助选择技术,成功培育出陇鉴116、灵台4号等5个抗旱高产小麦新品种,精准适配甘肃不同生态区的小麦种植需求。

同时,团队立足生产实际,还集成创建“新品种+宽幅匀播+轻简化栽培”良种良法配套技术,在灵台、崇信、安定等地建立良种繁育基地,实现了良种与良法同推、技术与产业融合。2022-2024年间,5个抗旱高产小麦新品种在甘肃庆阳、平凉、定西、临夏、宁夏固原、陕西渭北、新疆伊宁等地区,累计推广386.6万亩,平均亩产达335.6公斤,较对照品种平均增产7.3%,新增粮食0.95亿公斤,新增产值2.16亿元,新增效益1.98亿元,实实在在让农民尝到了科技育种的甜头。同时,抗旱品种大幅提高水分利用效率,抗病特性降低农药使用,既节约了农业生产成本,又推动了农业绿色高效发展,为西北旱作区农业可持续发展注入了新动能。

这一个个亮眼的数字,不仅是科技赋能农业的生动答卷,更是西北旱作区粮食生产提质增效的有力见证。

杨德龙教授坦言:“我们的梦想是通过科技进步,让产量实实在在提上来,让农民种粮能挣钱、有奔头。这是我们农业科研最根本的初心,也是我们一直坚持下去的动力。”这份质朴如泥土的初心,是团队披荆斩棘的底气,也彰显了新时代农业科研人的责任与担当。

薪火相传,绘农业强国之景

初心映麦浪,梦圆粮满仓。2025年度甘肃省科技进步一等奖的荣誉,是对团队十余载深耕的肯定,更是前行的新起点。站在全面推进乡村振兴、加快建设农业强国的新征程上,团队始终牢记国家农业现代化发展要求,瞄准更高目标砥砺前行。

“小麦育种技术更新换代快,从分子标记辅助育种到基因编辑育种、分子设计育种,我们旱地小麦高效育种还有很长的路要走,也有更多的难题要攻克。”杨德龙教授表示,未来团队将继续深入挖掘小麦抗旱、高产、优质相关关键基因,通过基因编辑等手段精准改良主栽品种,高效创新种质,力争培育出更适配甘肃寒旱生境、高产优质的突破性新品种,实现“不仅要追赶,更要在旱地小麦育种领域实现引领”的目标。

农业科研,薪火相传;粮食安全,代代守护。团队在攻克科研难题的同时,也为农业科研培育了大批后备力量,累计培养博士、硕士研究生15人,举办技术培训52场次,培训农技人员和种植户2340人次,让抗旱育种的技术和理念在基层落地生根、开花结果。杨德龙教授常常对青年学子说:“农业科研扎根基层、服务人民,看似枯燥,却意义非凡。粮食安全是国之大者,你们的一点点突破,能让亿万亩土地增产,这份价值无可替代。”

在他的言传身教下,一批又一批年轻的农业科研人走出校园,扎根田间,成为守护粮食安全的新生力量。

团队青年教师陈涛常年扎根试验田,从种质资源收集到表型鉴定,从田间观测到数据整理,常年奔波忙碌、无怨无悔。他坦言:“每次看到麦苗在干旱中艰难生长,就更觉得我们的研究刻不容缓,多一分突破,农民就多一分希望,粮食安全就多一分保障。”而团队里的研究生们,更是把青春播撒在麦田里,博士研究生田甜说:“跟着老师下地,在田间测数据、选单株,虽然辛苦,但看着自己参与培育的品种在旱地里结出麦穗,就觉得所有的汗水都值得,也更加坚定了我扎根农业科研、守护粮食安全的信念。”

农业强国,种业为先。《全国农业可持续发展规划》明确提出推进农业绿色发展、提高水资源利用效率,而甘肃农业大学小麦抗旱分子育种团队的研究成果,正是对这一要求的生动践行,为西北旱作区农业可持续发展树立了典范。从实验室的微观突破,到陇原大地的金色麦浪;从一个团队的育种攻坚,到西北旱作区的粮食增产,这群扎根西部的科研人,以十年磨一剑的韧劲,在旱塬之上浇灌出丰收的希望,用科技力量诠释了“藏粮于技”的深刻内涵,为牢牢端稳中国饭碗贡献了陇原智慧和力量。


 
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