引題：國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎“玉米單倍體育種高效技術(shù)體系創(chuàng)建及規(guī)模化應(yīng)用”

      

      

      

      本報(bào)記者  蔣建科

      

      玉米品種是一般由兩個(gè)親本純合自交系組配而成的雜交種，一般需要8個(gè)世代以上連續(xù)自交才能獲得純系。這個(gè)方法雖然容易操作，但周期長、速度慢。因此，如何研發(fā)出快速而先進(jìn)的玉米育種技術(shù)成為焦點(diǎn)。由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)教授陳紹江聯(lián)合李建生、劉晨旭、才卓、黎亮和段民孝等國內(nèi)骨干研究單位的專家，通過長期協(xié)同攻關(guān)，終于研發(fā)成功玉米單倍體育種高效技術(shù)體系，只需2個(gè)世代即可獲得育種所需純系，讓玉米育種跑出“加速度”。

      

      陳紹江介紹，染色體是遺傳物質(zhì)的載體，一般情況下，植物細(xì)胞二倍體的染色體成對存在，而單倍體的染色體成單存在。單倍體雖然可以生長但一般高度不育，難以獲得種子，而通過特殊技術(shù)讓染色體加倍使其“脫單”，恢復(fù)至正常的二倍體狀態(tài)，就能產(chǎn)生DH（加倍單倍體）純系種子，進(jìn)一步即可作為育種材料培育新品種，所以單倍體技術(shù)又稱為雙單倍體技術(shù)或DH技術(shù)。

      

      自然出現(xiàn)單倍體的概率太低，難以達(dá)到育種需求。為此，科學(xué)家先后嘗試了多種單倍體技術(shù)路徑，雖取得了一定進(jìn)展，但因操作復(fù)雜、易受遺傳背景影響等，限制了廣泛應(yīng)用。

      

      團(tuán)隊(duì)主攻方向是雜交誘導(dǎo)單倍體快速育種技術(shù)。該技術(shù)的基礎(chǔ)是上世紀(jì)50年代發(fā)現(xiàn)的原始玉米誘導(dǎo)材料，利用誘導(dǎo)材料花粉與其他玉米雜交后，雜交當(dāng)代果穗上就可產(chǎn)生一定比例的母本單倍體種子。該技術(shù)涉及單倍體誘導(dǎo)、鑒別和加倍三大環(huán)節(jié)，技術(shù)瓶頸首先是原始誘導(dǎo)系的誘導(dǎo)率很低，且單倍體誘導(dǎo)的遺傳基礎(chǔ)不明確；其次是雜交誘導(dǎo)當(dāng)代籽粒中，單倍體少且與二倍體隨機(jī)出現(xiàn)，通常依賴原有顏色基因標(biāo)記進(jìn)行挑選，但不易準(zhǔn)確區(qū)分，需要尋找穩(wěn)定可靠的高效鑒別標(biāo)記系統(tǒng)；最后是自然條件下，單倍體一般高度不育，繁殖困難。

      

      針對這些問題，團(tuán)隊(duì)聚焦高效技術(shù)的體系化研發(fā)，取得了覆蓋全技術(shù)鏈的創(chuàng)新成果。在單倍體誘導(dǎo)系創(chuàng)制方面，通過創(chuàng)新表型選擇方法、發(fā)明分子標(biāo)記輔助選育方法，先后培育了三代單倍體誘導(dǎo)系，將單倍體誘導(dǎo)效率提高到20%以上，不僅開啟了我國單倍體育種的先河，也為單倍體育種技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用提供了核心材料。團(tuán)隊(duì)還成功克隆2個(gè)關(guān)鍵誘導(dǎo)基因，解析了誘導(dǎo)的遺傳基礎(chǔ)，占領(lǐng)了技術(shù)制高點(diǎn)，而且通過跨物種驗(yàn)證，為不同作物單倍體快速育種技術(shù)的創(chuàng)建開辟了新路徑。

      

      在鑒別和加倍技術(shù)方面，基于前期研究發(fā)現(xiàn)的籽粒油分花粉直感現(xiàn)象，團(tuán)隊(duì)在國際上率先提出利用雜交當(dāng)代遺傳效應(yīng)進(jìn)行單倍體鑒選的技術(shù)原理，并由此發(fā)明了基于籽粒油分標(biāo)記的單倍體籽粒篩選方法，合作開發(fā)了全自動單倍體籽粒鑒別裝備，實(shí)現(xiàn)了單倍體籽粒高通量、自動化鑒別。團(tuán)隊(duì)還進(jìn)一步發(fā)明了單倍體幼胚鑒別加倍一體化組培方法，實(shí)現(xiàn)了快速高效的工廠化大規(guī)模DH純系創(chuàng)制。

      

      育種實(shí)踐是技術(shù)價(jià)值的試金石。團(tuán)隊(duì)通過技術(shù)培訓(xùn)和科企合作，在國內(nèi)數(shù)十家玉米種子骨干企業(yè)建立了單倍體育種技術(shù)平臺，大幅提高了企業(yè)育種研發(fā)的效率。同時(shí)，大批DH純系創(chuàng)制和雜交種的育成及大規(guī)模推廣，為我國玉米增產(chǎn)增收注入了新的動能。

      

      這項(xiàng)成果凝結(jié)著幾代科研人員的持續(xù)努力，以及完成單位之間的精誠合作。陳紹江表示，將玉米單倍體育種的成功經(jīng)驗(yàn)拓展到更多作物是團(tuán)隊(duì)下一步攻關(guān)的方向。未來，希望創(chuàng)建通用型跨作物單倍體快速育種技術(shù)體系，為我國種業(yè)科技創(chuàng)新貢獻(xiàn)力量。