编者按:
       谈到育种方向,高产要素是从来都不能少的。然而,在农业转方式、调结构的当下,优质、多抗、广适、专用等性状被育种家们逐渐发掘、创新和利用。 年初,让我们共同跟着育种院士、权威专家们去了解,水稻、小麦、玉米等主要粮食作物适应经济发展情况和农民新要求的育种方向正在发生着什么样的变化。


水稻 培育“四性”综合指数高的品种

中国科学院院士、国家水稻产业体系华南稻区岗位专家谢华安


       培育将“四性”即丰产性、抗逆性、优质性及适应性,综合在较高水平上的水稻品种,能在生产上大面积生产应用,深受农民喜爱的品种。
       水稻育种的发展历程证明,每一个阶段的重大突破均依赖于优异种质的发现和利用。上世纪50年代末,“矮仔占”等矮秆种质的发掘与利用;上世纪70年代~80年代“野败”型等不育资源发现,实现了杂交稻的三系配套和大面积推广利用;80年代,“农垦58S”等光温敏核不育材料的发掘与利用,实现了两系杂交水稻的突破。这3个阶段都使水稻单产得到大幅度提高,因此,发掘、创新、利用种质资源是提高水稻“四性”的重要手段。
       首先,野生稻是现代栽培稻的始祖,在长期的训化过程中,丢失了约1/3的等位基因和一半的基因型,其中包含有大量特异基因,如抗病、虫、杂草及抗逆、高光效和高产优质等有利基因。因此,在未来的育种过程中,应广泛收集、鉴定、评价国内外优异种质资源,尤其是野生稻资源。
       其次,以传统育种方法为基础,结合基因工程、细胞工程与染色体工程技术、植物诱变技术及分子育种等技术,深入开展抗逆遗传育种等基础理论研究及优化育种程序,创制具有优异性状的种质材料或新品种。拓宽栽培稻的遗传基础,开发优异基因资源,创造特异性育种材料,从而实现水稻“四性”同步提高。
       同时,围绕培育水稻优势产业区,联合多学科、多生态区的协作攻关,建立良种良法配套的区域化、模式化、标准化、规范化的高产高效栽培技术体系,创制高产栽培技术模式开展节本、高效的水稻栽培技术和实用机型的研究与使用,努力实现水稻生产全程机械化。
       可以说,培育“四性”综合在较高水平的水稻新品种,对保障我国粮食安全具有重要的意义。
       在当今人口逐年增加,而耕地面积逐年下降的情况下,只有提高粮食产量才能确保我国粮食安全。水稻是我国的最重要粮食作物之一,大幅度提高水稻丰产性,尤其是提高中低产田的丰产性依然是水稻育种的主要目标;由于人民生活水平的逐步提高,而过去对稻米品质的改良不够重视,跟不上人们对稻米品质的要求,因此,提高水稻的优质性,尤其是在保证一定丰产性的条件下,培育中高档优质稻显得尤为重要;再加上每年全球发生的异常气候,如极端高温、极端低温、旱涝等,病虫害发生逐年加重,施用的农药化肥逐年增加,土壤的农药残留和工厂排放到土壤的污染物导致的土壤毒害越来越重,因此,提高水稻的抗逆性(抗病虫、耐低肥、耐高温、耐低温、耐盐碱、耐淹、耐旱等)尤为重要;随着我国经济发展进入新常态,人口进入老龄化,农村年轻劳动力越来越少,水稻的广适性又赋予了新的内涵,即适于轻简化栽培和机械化。


小麦 攻克北方赤霉病,解决南方丰产性
中国工程院院士、小麦育种专家程顺和


       北纬33度线南北农业生态区是我国两大麦区的交叉地带,面积约有1亿多亩,地形复杂、气候多变,小麦增产潜力巨大。然而,其以南地区的小麦抗赤霉病效果好,但丰产性和抗冻性有待提升,以北地区的小麦丰产效果较好,而抗赤霉病性和抗穗发芽性较差。
       在国家粮食安全总目标下,“北下南上”寻求小麦育种的新突破,是大势所趋。“北下”指北方品种向南(北纬33度线)发展,“南上”指南方品种向北(北纬33度线)发展。以该区域的主要育种单位间协作,改良北方大面积品种的抗赤霉病、穗发芽等性状,改良南方大面积品种的丰产、抗冻性,充分发挥33度沿线小麦增产潜力,目标是选育出适合北纬33度过渡区域的高产小麦新品种。
       这里需要特别强调的是,小麦抗赤霉病基因发掘与品种选育至关重要。
       小麦赤霉病不仅造成大幅度减产,而且真菌毒素严重污染食品和饲料,威胁人畜健康。2000年以来,全国有9年赤霉病发生面积超过5000万亩,2012年更是高达1.7亿亩。我国小麦赤霉病主要发生在长江中下游麦区,以及东北春麦区东部和华南麦区。近年来,由于暖冬、降水增加、秸秆还田,赤霉病迅速向黄淮麦区蔓延,成为常见病、多发病,是我国粮食生产的一大隐患。目前的应对策略主要是抗病品种结合药剂防治,但是药剂防治会污染环境,增加成本,因此,遗传改良成为全球应对该病的根本措施。
       事实上,我国自上世纪70年代起以长江中下游为核心开展小麦赤霉病系统研究,在长江中下游麦区育成了丰产性好且较抗赤霉病的“宁麦”和“扬麦”系列小麦品种,部分抗源在美国抗小麦赤霉病育种中起到了关键作用,我国抗赤霉病育种成就得到了国际上的普遍认可。近年来,随着耕作制度和气候的变化,赤霉病的暴发性流行更为突出,在赤霉病暴发的2012年,黄淮麦区的品种几乎全部是高感品种,发病严重,药效微弱;长江中下游的中感到中抗的品种发病也较重,但药效明显;而“苏麦3号”等抗源不打药仍可过关。因此,为了解决长江中下游及黄淮南片小麦主产区赤霉病问题,保障我国粮食安全,促进小麦产业发展,进行区域性协作开展抗小麦赤霉病育种工作刻不容缓。以研究基础较好的长江下游育种单位为主,结合全国其他主要麦区有良好育种基础条件的单位进行区域性协作开展抗小麦赤霉病育种工作,目标是培育出高产优质且赤霉病抗性显著改良的小麦新品种。


玉米 高产、优质、多抗、专用……统筹兼顾
北京市农林科学院玉米研究中心主任、农业部玉米专家指导组组长赵久然


       良种在玉米增产中的贡献率约占40%,发挥着至关重要的作用,因此,未来的玉米育种应该针对这些生产和市场中的突出问题,从遗传改良的途径,为玉米的高产高效、节本增效、提质提效、资源高效以及节水节肥节药和环境友好的可发持续生产目标提供科技支撑和增加科技贡献率。
       总体育种目标仍应是高产、优质、多抗、广适、易制种。育种的过程就是一个不断改良优化、不断超越已有、不断聚合优良性状的过程。一个品种要成为能够在生产上大面积推广,让广大农民认可接受的有市场竞争力的品种,需要经受多种环境条件和生产条件的检验和考验,因此必须应具备高产、优质、多抗、广适、易制种等多方面综合优点。任何片面地强调或夸张某一个特点而不及其余,都是经不起生产实践考验的。
       早熟、耐密、适宜机收籽粒是未来玉米育种的主导目标之一。为降低劳动力成本,提高劳动生产效率,实施全程机械化特别是机械直接收获籽粒成为必然趋势。因此在具备高产、优质、多抗、广适、易制种等综合优点基础上,特别要突出熟期适宜、耐密抗倒、脱水快、适宜机收籽粒等特点。机械直收籽粒在欧美等国家早已实现,我国黑龙江农垦和新疆兵团农场也已经大面积实施,近两年在东华北春玉米区和黄淮海夏玉米区也开始试验示范。但机收籽粒需要适宜的品种、收获机械、烘干仓储甚至包括种植模式等多方面条件和配套,切勿盲目跟风,一哄而上。适宜籽粒机收的品种主要有三方面的要求,首先是要抗倒伏,不但前期抗倒,生理成熟后也要抗倒,总的倒伏倒折率在5%以下;第二是后期脱水速度快,在适宜收获期内含水率应降到25%以下,黄淮海夏玉米可适当放宽标准;第三是仍要有较高的产量水平,比主栽对照增产或产量水平相当等。同时在全程机械化生产中还需要种子的发芽率高、活力高等指标,符合单粒精量播种和一播全苗的生产需求。此外,现在和将来使用苗后除草剂越来越普遍,伴随的是生产上除草剂药害普遍发生,给玉米生产带来很大影响,因此选育耐除草剂品种也已成为当务之急。
       符合“一控两减、资源高效利用”的需求目标是大趋势并呈常态化。为了实现生态环保、环境友好的可持续发展以及节本增效目标需求,玉米育种更应着重选育耐干旱和水分生产利用效率高的品种;耐低氮、耐瘠薄,肥料利用效率高的品种;抗多种病、虫害,农药使用量尽量少的品种。
       加强鲜食玉米和青贮玉米等专用玉米品种的选育。鲜食玉米需要在具备综合优点基础上更加突出品质,特别是食用品质和口感、风味等,此外增强其功能营养品质如维生素A、E和叶酸等可以增加其价值潜力。还有一项重要指标是适采期和货架期,应尽量延长其长度。同时在籽粒颜色、熟期、穗型、粒型等方面需要满足市场多样化需求。
       青贮玉米育种除了像普通大田玉米那样要求高产稳产、多抗广适以外,更特别要求生物产量高、饲用品质好、制种产量高等。
       责任编辑:王伟

2016-01-05

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2016育种方向有啥变化?

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