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告别“水土不服”:生态育种让油菜良种培育从单点走向全域 |
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8月31日,青海省西宁市湟中区春油菜百亩示范片,经青海省农学会组织专家现场鉴定,中国农科院油料所研究员、中国工程院院士王汉中团队培育的春油菜新品种“中油青1号”采用分段机械实收亩产达314.65公斤,较当地平均单产增幅超66.3%,创我国高海拔区春油菜百亩示范机收单产纪录。
丰收的“中油青”系列油菜。李晨摄
314.65公斤这一数字的背后,不仅是一个品种的产量突破,更是一场育种理念的创新。该团队首创的“生物技术+生态育种”(Bt+Eb)理论和技术体系,首次在青藏高原高海拔冷凉春油菜产区得到系统性验证。该团队依托五大生态育种平台同步实现多生态区油菜育种的重大突破,标志着我国油菜育种已从单点创新走向全域突破,也为其他农作物育种提供了可复制的新范式。
青海:油菜“生态育种”的关键一环
油菜是我国第一大油料作物,常年种植面积约1.2亿亩,在保障国家食用油供给安全中居于核心地位。
在这一国家战略版图中,青海占据着不可替代的位置。油菜是青海省第一大农作物,面积常年稳定在230万亩左右,是青海省农牧业十大特色发展产业之一,青海目前也是全国最大的春油菜基地。2026年7月,青海省政府印发《青海省打造绿色有机农畜产品输出地规划(2026—2030年)》,大力支持春油菜产业发展。
青海大学农林科学院春油菜研究所研究员柳海东介绍,青海高原与长江流域主产区最大的不同在于:气候冷凉、光照充足,这里的菜籽含油量和品质具有高原特色现代农业的发展潜力。但与此同时,当地产业也面临诸多短板——高产高质高效油菜品种供给不足,产业化的模式相对单一,精深加工相对薄弱,品牌建设和宣传滞后,缺乏在国内市场知名度高、影响力大的品牌。
正是在这一背景下,2023年,由中国农科院油料所牵头、青海省科技厅以“帅才科学家负责制”项目支持的科技攻关正式启动。
“长期以来,受我国油菜产区生态类型多样、光温条件差异巨大的客观条件制约,传统育种模式下的品种跨区域推广,常常出现优良性状难以稳定发挥等水土不服的问题。”中国农科院油料所党委书记马秀勇说。
王汉中指出,油菜产区跨越寒温带、暖温带、亚热带,生态类型极为多样。传统育种在单一基地进行,育成品种再拿到不同生态区做适应性鉴定,由于品种的生长表现是基因与环境共同作用的结果,跨区种植后优良性状难以稳定发挥。
为破解这一难题,该团队首创了“生物技术(Biotechnology)+生态育种(Ecological Breeding)”(简称“Bt+Eb”)双轮驱动育种理论和技术体系,变“在单一基地选品种”为“直接在目标生态区育品种”。
春油菜育种材料采收后等待考种。李晨摄
油料所研究员顿小玲介绍,其中,生物技术(Bt)相当于“加速器”,整合分子标记辅助选择、基因编辑、小孢子培养等现代育种手段,依托年创制近10万份双单倍体系的高效育种平台,将传统育种中需筛选数亿个株系的工作量压缩至数万个,育种周期从8~10年减至5年左右。
生态育种(Eb)则秉持“在哪儿种,就在哪儿育”的原则。
2024年,该团队在内蒙古额尔古纳和青海平安同步对相同的8000份基因型各异的双单倍体纯系进行鉴定,筛选后发现,两地最优的32份材料完全没有重叠。2025年,团队在湖北武汉和四川成都对1.5万份冬油菜双单倍体体系重复该实验,在两地选出表现优异的24份中,只有1份是重叠的。
王汉中解释道,统计学分析表明,相同双单倍体体系种在不同地方,其理论产油量相关性极低。因为千粒重、含油量等受环境影响较小的性状可能表现一致,但分枝数、角果数等受环境影响大的性状表现则有可能完全不同。“因此,只有在主产区筛选的优良基因型,才是最适合该区域的基因型。”王汉中说。
“必须在主产区育种”,这是“Bt+Eb”体系给出的核心论断。而青海,作为高海拔春油菜的典型生态区,正是“生态育种”版图中不可或缺的关键一环。
双轮驱动攻坚高原春油菜育种
自2022年起,该团队构建了覆盖我国全域和北亚油菜主产区的五大生态育种平台:湖北武汉(长江中下游冬油菜区,并通过晚播一个月模拟南方双季稻区)、四川邛崃(长江上游寡照区)、青海平安(高海拔春油菜区)、内蒙古额尔古纳(高纬度春油菜区)、河南安阳(强冬性油菜区)。
位于青海省的油料所育种基地。李晨摄
顿小玲告诉《中国科学报》,在青海平安这一高海拔春油菜生态育种平台上,团队开展了扎实的系统工作。
团队依托年创制近10万份双单倍体系的高效育种平台,整合分子标记辅助选择、基因编辑等现代育种手段,开发出油菜育种芯片,可用于多基因快速聚合和遗传多样性分析;建立以规模化小孢子培养为核心的多目标性状快速聚合技术,每年可产小孢子胚100万份,用于选育优良亲本材料。
基于“Bt+Eb”体系,团队在青海平安育成适合本地的高产高油春油菜新品种5个,其中“中油青1号”和“中油青2号”的产油量增幅分别达到21.65%和18.03%。
团队通过江西、重庆、平安、互助、化隆等市场这5个海拔高度试验点进行成分鉴定,发现在海拔地区的油菜籽富含维生素E、多酚和甾醇等成分。同时阐明青海油菜苔富含硒、维生素C、类胡萝卜素等功能成分。
基于此,团队在青海创建了“三全高效”模式集成示范。所谓“三全”,即全区域布局、全价值链发掘、全产业链开发。
该模式实现了“中油青1号”的产量突破,2026年实收结果比当地油菜平均产量增产66.3%;其生产的高甾醇和高维E功能型菜籽油、菜籽饼、油菜花花蜜及花粉、蜂王浆等综合收益达6879.52元每亩,是传统模式收益的5.27倍。
在青海互丰集团打造的三全高效模式“样板间”里,以“中油青1号”为核心,配套绿色高效全程机械化生产技术、微波绿色加工等产地技术,开展全产业链开发和全价值链挖掘。
在“Bt+Eb”体系下,团队在四大不同生态区同步实现全域突破。长江流域“中油杂501”含油量50.38%,2025年在江苏东台亩产377.68公斤刷新我国冬油菜百亩机收高产纪录;强冬性盐碱区“国盐油1号”2026年在山东东营机收亩产283.45公斤刷新环渤海中度盐碱地油菜高产纪录;“中油早5号”2026年在江西信丰百亩示范片机收亩产201.96公斤,全生育期仅166天,创“稻稻油”三熟制油菜高产新纪录。
产学研用深度融合的“青海实践”
“中油青1号”的突破并非孤例,其背后是一套高效的协同创新机制。该项目由中国农科院油料所牵头,青海省农林科学院协同开展技术创新,青海互丰农业科技集团有限公司进行技术落地和市场应用,形成了“国家战略科技力量+地方科研优势+产业力量”的有机融合。
油料所作为我国油料科技创新的国家队,在“帅才科学家负责制”项目支持下,将“Bt+Eb”理论和技术体系在青海落地,4年协同攻关取得显著成效。
青海大学农林科学院则在项目中承担了重要品种选育任务。例如“青油20号”适合海拔高度3000米的早熟品种,产量比对照增产20%以上,含油量达46.28%。在西宁市湟中区试种16个青杂油菜新品种,搭配王汉中团队技术支撑的高密度覆膜穴播等前沿技术,让湟中区成为全国春油菜产业创新焦点。
菜籽油生产加工车间。李晨摄
在加工工艺上,油料所研究员李文林带领团队在国际上首次研发出以微波技术为主的“微波细胞破壁提质增香”加工技术。青海互丰农业科技集团有限公司在高新区建成菜籽油生产加工车间,采用该技术日加工油菜籽近5吨,生产线工艺减少了50%的工序、降低了20%的能耗、减少了30%的成本,维生素E、甾醇、脂类伴随物保留率达85%以上,打造出“高原7D菜籽油”品牌。
“三全高效”模式在青海的落地,为全国农作物育种提供了全新范式。王汉中强调:“‘Bt+Eb’不光对油菜本身有意义,对所有的农作物都可以提供一个全新的范式——优势单位必须到主产区去育种,主产区的育种单位一定要补上生物技术的短板。”
该模式还为保障国家粮油安全提供了品种支撑。我国食用油对外依存度高达66%。油菜占国产食用植物油44.4%、占国产油料作物产油量50%以上,且是扩面增产潜力最大的油料作物。“中油青1号”等突破性品种的育成,为青藏等高海拔冷凉春油菜地区油料产能提升提供了重大品种支撑。
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