①嚴(yán)根土（中）在田間

 

 

②“中棉所49”棉花 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所供圖

 

      嚴(yán)根土領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)，以培育“中棉所49”為代表的棉花育種技術(shù)，創(chuàng)新了關(guān)鍵方法，克服了育種瓶頸，在多抗穩(wěn)產(chǎn)棉花新品種選育與應(yīng)用方面取得了明顯突破。

 

      炸蕾吐絮、纖纖蓬松，棉花是事關(guān)國(guó)計(jì)民生的重要經(jīng)濟(jì)作物和紡織原料，其穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)關(guān)系重大。棉花育種不僅是一項(xiàng)科學(xué)工作，更是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求。

 

      二十多年來(lái)，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所研究員嚴(yán)根土領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)，以培育“中棉所49”為代表的棉花育種技術(shù)，創(chuàng)新了關(guān)鍵方法，克服了育種瓶頸，在多抗穩(wěn)產(chǎn)棉花新品種選育與應(yīng)用方面取得了明顯突破。其成果“多抗穩(wěn)產(chǎn)棉花新品種中棉所49的選育技術(shù)及應(yīng)用”榮獲2016年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

 

      近日，《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者專訪嚴(yán)根土研究員，聽他講述棉花如何歷經(jīng)20余年盛放于新疆廣袤的土地上并產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益的。

 

      新疆棉種更新?lián)Q代

 

      每年9月前往新疆，一望無(wú)際的農(nóng)田里處處是青枝白絮的棉花。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的數(shù)據(jù)，2016年全國(guó)棉花播種面積為3376.1千公頃，其中新疆為1805.2千公頃。產(chǎn)量上來(lái)看，新疆棉花產(chǎn)量為359.4萬(wàn)噸，占全國(guó)的比重?cái)U(kuò)大至67.3%，比上年提高了4.8個(gè)百分點(diǎn)。

 

      當(dāng)前，新疆棉花的產(chǎn)業(yè)地位不言而喻。但很少有人知道，在成為高產(chǎn)棉區(qū)的路上，新疆棉花品種經(jīng)歷了怎樣的過程。

 

      “新疆歷史上大面積推廣的重大品種有‘軍棉1號(hào)’‘中棉所35’和‘中棉所49’，在當(dāng)時(shí)特定的生態(tài)環(huán)境條件下，對(duì)新疆棉花產(chǎn)業(yè)的發(fā)展作出了重要的貢獻(xiàn)。”嚴(yán)根土介紹。

 

      “軍棉1號(hào)”于1979年選育，其推廣之際，新疆被確定為無(wú)病棉區(qū)，與黃河、長(zhǎng)江流域棉區(qū)分屬不同的生態(tài)區(qū)，少有內(nèi)地棉花引進(jìn)新疆試種。20世紀(jì)90年代初，新疆棉區(qū)枯萎病蔓延，不抗枯、黃萎病的“軍棉1號(hào)”無(wú)力招架，不得已從黃河流域引進(jìn)“中棉所12”“豫棉15”等抗病品種。

 

      隨著棉花種植區(qū)域向干旱、鹽堿地轉(zhuǎn)移，黃萎病危害進(jìn)一步加重，而且鈴重偏小、衣分偏低、品種種性退化等瓶頸問題更加突出。嚴(yán)根土指出，這對(duì)棉花品種的抗性要求更加全面，對(duì)鈴重與衣分的協(xié)同改良更加迫切，對(duì)種性純度的要求也越來(lái)越急迫。

 

      “再加上近十年來(lái)，新疆棉花的種植技術(shù)也發(fā)生了很大改變，如滴灌、精量播種、適宜機(jī)械化采收等新技術(shù)的涌現(xiàn)，也是棉花品種推廣應(yīng)用中必須研究的課題。”嚴(yán)根土說。

 

      針對(duì)上述難題，嚴(yán)根土帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)多次到新疆棉花主產(chǎn)區(qū)實(shí)地考察，確定了“高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)為基本點(diǎn)，突出耐旱堿低溫和抗病”的育種目標(biāo)。

 

      在育種方法上，他們一改當(dāng)時(shí)的習(xí)慣，以高密度種植模式為主，在新疆設(shè)立了3個(gè)棉花育種試驗(yàn)點(diǎn)，開展跨生態(tài)區(qū)、低世代大群體穿梭、高強(qiáng)壓力鑒定等綜合選擇，其中低世代和大群體對(duì)大棵作物是首創(chuàng)。

 

      在骨干親本的創(chuàng)制上，選用種間和地理雙異緣材料，主攻生物與非生物兩個(gè)方面逆境抗性。既聚合了對(duì)多個(gè)逆境的抗性，又實(shí)現(xiàn)了鈴重與衣分的協(xié)同改良，這是棉花育種長(zhǎng)期以來(lái)孜孜追求而難以實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

 

      創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)三重效應(yīng)

 

      “我們的育種策略基于一個(gè)指導(dǎo)思想：創(chuàng)制或選用的親本‘短板’性狀的起點(diǎn)要高，不能帶有不可克服的缺陷，且主攻的目標(biāo)性狀是可以追溯或跟蹤的。”嚴(yán)根土表示，這一策略的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)遺傳改良的三重效應(yīng)：同時(shí)打破多種經(jīng)濟(jì)性狀間遺傳連鎖效應(yīng)、育種目標(biāo)性狀的同步提高效應(yīng)和目標(biāo)品種高度純合與穩(wěn)定效應(yīng)。

 

      首先，在發(fā)現(xiàn)或創(chuàng)造變異時(shí)，關(guān)鍵是所用親本（創(chuàng)制或選配）要具有豐富的優(yōu)異性狀，伴隨的缺點(diǎn)在另一親本中盡可能為優(yōu)勢(shì)性狀。

 

      嚴(yán)根土團(tuán)隊(duì)采用遠(yuǎn)緣雜交、復(fù)合雜交等創(chuàng)造變異育種方法，育成含有種間遠(yuǎn)緣種質(zhì)和地理遠(yuǎn)緣種質(zhì)的優(yōu)質(zhì)骨干親本材料“中51504”；同時(shí)，以1216份材料為基礎(chǔ)，通過聚類分析、系譜分析等，篩選到與“中51504”遺傳背景差異大、基因型互補(bǔ)性強(qiáng)的配套親本“中9409”（之后定名“中棉所35”）。

 

      其次，雜交后代要開展低世代、大群體、多逆境、交叉選擇，增加變異的選擇概率，兼顧變異的穩(wěn)定。

 

      團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了低世代大群體多逆境交叉選擇的育種技術(shù)。他們最早構(gòu)建了以穩(wěn)產(chǎn)為第一目標(biāo)、跨生態(tài)區(qū)、多逆境的棉花育種平臺(tái)，有利于客觀評(píng)價(jià)品種的穩(wěn)定性，拓寬育種思路。同時(shí)結(jié)合田間鑒定，提出了高強(qiáng)壓力抗性的篩選指標(biāo)，吻合程度在80%以上，客觀地評(píng)價(jià)品種的抗性。

 

      之后，利用平臺(tái)進(jìn)行大群體交叉選擇，這在棉花等大棵作物是首創(chuàng)。交叉選擇是在主產(chǎn)棉區(qū)實(shí)地多點(diǎn)同步且相互穿插，并依據(jù)旱堿等多抗鑒定進(jìn)行選擇。“這有利于減少大田鹽堿等不均勻造成的誤差，挖掘大鈴等優(yōu)良性狀。”嚴(yán)根土表示，“低密度與高密度同步選擇，也是我們首先嘗試的工作，這有利于提高選擇的準(zhǔn)確率。”

 

      再次，采用大群體自交，推進(jìn)選擇變異的快速穩(wěn)定。

 

      大群體自交純化，解決了高密度良種繁育容易混雜的難題。團(tuán)隊(duì)發(fā)明了“中棉所49”的DNA指紋檢測(cè)方法，與大群體自交純化相結(jié)合，分子純度達(dá)到95.8%，位列全國(guó)主導(dǎo)的7個(gè)棉花品種之首。結(jié)合種子質(zhì)量全程精控等技術(shù)，在“中棉所49”長(zhǎng)期大面積推廣過程中的種子質(zhì)量保障方面發(fā)揮了重要作用。

 

      授人以棉 授人以技

 

      嚴(yán)根土團(tuán)隊(duì)培育的“中棉所49”及研發(fā)的育種方法，不僅為我國(guó)科研提供了良好的遺傳素材，同時(shí)也豐富了我國(guó)棉花育種的理論與技術(shù)。該品種與育種方法已被國(guó)內(nèi)多家育種單位借鑒和采用。

 

      “‘中51504’直接育成的品種還有‘新陸中45號(hào)’‘新陸中66號(hào)’等。通過我們的技術(shù)途徑還育成了10多個(gè)棉花新品種和一批優(yōu)異新材料，為同類品種的選育提供了材料及技術(shù)支撐。”嚴(yán)根土介紹。

 

      “中棉所49”對(duì)旱堿低溫和病害多抗，適應(yīng)性強(qiáng)；鈴重與衣分協(xié)同改良，高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)；纖維長(zhǎng)度、馬克隆值及纖維整齊度佳，品性優(yōu)良；適宜機(jī)采。該品種首批也連續(xù)10年入選農(nóng)業(yè)部主導(dǎo)品種；同時(shí)成為國(guó)家與自治區(qū)兩級(jí)區(qū)試的對(duì)照品種，分別連續(xù)9年與10年。

 

      2005年，“中棉所49”通過國(guó)家審定第二年，推廣面積就占新疆南疆面積的16.5%，近兩年平均上升到65%以上；在全國(guó)棉花總面積的比重由2.1%增加到15.5%，對(duì)棉花產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定做出了卓有成效的貢獻(xiàn)。目前累計(jì)推廣面積7118.5萬(wàn)畝，其中2013—2015年累積推廣面積2650萬(wàn)畝。

 

      “與現(xiàn)有推廣品種相比較，‘中棉所49’仍然是優(yōu)秀的品種，綜合表現(xiàn)在眾多品種中位居前列。”嚴(yán)根土分析，首先，品種良種繁育措施到位，種性穩(wěn)定，一直沒有退化。其次，有一套成熟配套的栽培技術(shù)，通過長(zhǎng)期的技術(shù)培訓(xùn)，棉農(nóng)已經(jīng)完全接受并掌握，得到了效益，所以也不愿意隨意換種。

 

      團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了基于“中棉所49”的棉花種植標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)體系，建立了棉花生產(chǎn)全程標(biāo)準(zhǔn)化模式，實(shí)現(xiàn)了科研、生產(chǎn)、監(jiān)管的一體化，為我國(guó)棉花種植的規(guī)范化提供了一個(gè)先例。他們還將這一研究成果通過國(guó)家棉花種植綜合標(biāo)準(zhǔn)化示范區(qū)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，把自主創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化為技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。

 

      數(shù)據(jù)顯示，與非示范區(qū)相比，示范區(qū)每畝增產(chǎn)30公斤籽棉，增收180元/畝；棉花生產(chǎn)機(jī)械化程度比非示范區(qū)提高20%；機(jī)械采摘原棉品質(zhì)3級(jí)及以上達(dá)到90%，示范區(qū)比非示范區(qū)畝增效20%。

 

      “‘中棉所49’立足新疆，面向中亞五國(guó)，是農(nóng)業(yè)科技立足自主創(chuàng)新、服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和國(guó)家戰(zhàn)略需求的典范。”嚴(yán)根土評(píng)價(jià)道。“中棉所49”從選育方案制定開始就主動(dòng)適應(yīng)棉區(qū)向新疆轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)。團(tuán)隊(duì)育成的“中棉所44”于2014年通過吉爾吉斯共和國(guó)國(guó)家審定，目前成為當(dāng)?shù)刂髟云贩N；“中棉所59”即將通過審定。這對(duì)推進(jìn)農(nóng)業(yè)“走出去”、構(gòu)建中亞國(guó)際棉花產(chǎn)業(yè)聚集帶具有重要戰(zhàn)略意義。