小麥和冰草怎樣實現(xiàn)遠緣雜交?一人高的小黑麥,,為何成為西北和中原地區(qū)廣泛種植的飼草,、飼糧?能夠和世界一流強筋小麥媲美的中國小麥是怎樣育成的,?
廣袤平坦的黃淮海平原,,是我國最大的小麥主產區(qū),種植著超過2億畝的冬小麥,。時值三夏,,這里進入了一年中最忙碌的收獲季。
在黃淮海麥區(qū)的中心地帶,,河南新鄉(xiāng)的平原上,,有一座特殊的農場,這里是中國農業(yè)科學院作物科學研究所的實驗基地,,常年駐扎著許多農業(yè)科研機構,。近日,麥收之時,,基地舉行了一場線上科技開放活動,,展示了農業(yè)科學家們數(shù)十年育種的成果。
5月7日,,中國農業(yè)科學院新鄉(xiāng)基地,,科學家們線上介紹農業(yè)科技進展。中國農科院供圖
遠緣雜交,,讓草成為小麥改良的資源
35年前,,剛剛考上研究生的李立會,為自己立了一個“不可能完成”的目標,,攻克“小麥-冰草”遠緣雜交的難題,,在此之前,,這個難題已經困擾了全球育種家們半個多世紀。
冰草是一類常見的野草,,生命力極其頑強,,具有優(yōu)秀的抗旱、抗寒,、抗病性,。冰草屬的植物,是小麥的近緣野生種,,它的穗和小麥有點像,,但穗子較大、小穗,、小花更多,。
假如小麥也能具有冰草那樣頑強的生命力和高產能力,必然會改變小麥種植的歷史,。早在上世紀30年代,,國外就有科學家開始嘗試將兩者雜交,但一直到80年代,,半個世紀過去,,無一成功。李立會的導師,、著名作物種質資源專家董玉琛院士告訴他,,兩者的雜交在國際上已經被判了“死刑”。
35年后,,河南新鄉(xiāng)的試驗田里,,數(shù)十種小麥和冰草雜交而成的小麥材料即將成熟,用這些材料育成的新品種,,已經有15個,,后備新品種也有39個。15個新品種中,,有高抗的品種,,如甘肅、陜西兩省審定的小麥新品種普冰151,,已經是當?shù)貤l銹病等病害流行和旱地麥區(qū)的主栽品種,。也有高產的品種,如國審新品種川麥93,,穗粒數(shù)達54.2粒,,增產16.7%。做到這一切,李立會花了三十多年,。三十多年里,,李立會和他的團隊,解決了小麥和冰草花期不同,、生殖隔離、雜交胚胎不能正常發(fā)育等諸多問題,,為小麥育種增添了多種新的種質資源,。“從遠緣雜交成功至今,,已經有5000多種冰草的基因,,通過雜交進入了小麥中?!敝袊r業(yè)科學院作物科學研究所所長,、中國科學院院士錢前說。
基地有1100多畝,,常年駐扎著20多個育種團隊,。中國農科院供圖
“在小麥馴化的過程中,長期的近親繁殖,,使得小麥的遺傳相似度很高,。”李立會說,,“而小麥-冰草這樣的遠緣雜交,,引入當前栽培小麥缺乏的關鍵優(yōu)異基因,不僅產量能提高,,抗逆抗病害能力也會增強,。”
5月27日舉行的線上農科開放日活動中,,李立會在河南新鄉(xiāng)的基地中,,以視頻的形式介紹了多種“小麥-冰草遠緣雜交”的小麥材料,“比如我手邊的這種,,粒數(shù)非常高,,正常可以達到100粒以上,,千粒重可以保證在50克以上,,而且株形緊密,有利于畝穗數(shù)提高,?!?/p>
小黑麥,一人高的麥子其實是飼草
和普通的麥田中整整齊齊的麥子不同,,試驗田里的麥子長得有些凌亂,,高矮不齊,、青黃相間。其實,,在每一塊麥田中,,都種植著數(shù)十上百種育種材料,科學家們則在其中選育那些性狀優(yōu)良的材料繼續(xù)培育,,一個新品種的育成,,往往需要漫長的時間來重復選育。
中國農業(yè)科學院作物科學研究所副研究員孟凡華的試驗田里,,種著很多近一人高的“麥子”,,這些不是普通的“麥子”,而是一種名為“小黑麥”的飼草,、飼糧多用作物,。
小黑麥是新物種,也是優(yōu)質的飼糧,、飼草作物,。中國農科院供圖