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攀登细胞育种的高峰
更新时间: 2019-05-08 11:12    

 一粒种子改变一个世界!这一论断,鞭策着全球农作物育种者前赴后继攀登一个又一个高峰。

  上海市农科院植物细胞工程团队通过三代人的努力,秉承“一个细胞塑造一粒良种”的梦想,创造性地发明了小孢子育种技术,在麦类作物育种中发挥了重要作用,帮助天南地北的育种者实现了不受时空限制的高效育种梦想。

  “一批携带小孢子育种技术烙印的优良新品种正在全国各主要产地示范推广,一大批携带小孢子育种技术烙印的优良新品系正在各主要产地进行田间鉴定,我们这个团队的发明创造正通过五湖四海的谷物育种专家们展示着这一国内领先、紧跟国际前沿育种技术的价值。”团队首席专家黄剑华谈到小孢子育种技术被广泛应用时,自豪之情溢于言表。

  “藏粮于技”造福全国

  “十三五”规划纲要提出农业要“藏粮于地,藏粮于技”。上海市农科院植物细胞工程团队创建小孢子育种技术,以先进技术服务全国育种团队,协同育种创新,为产业自主发展提供良种保障。

  近日,上海市农科院召开了“小孢子水平高效遗传改良技术体系创制及大麦和青稞上规模化应用”学术研讨会。会上,来自全国各地的专家教授对小孢子育种技术发表了各自的见解。据介绍,小孢子育种技术的价值绝非局限于大麦、青稞的高效育种,而是通过以大麦、青稞为该技术最先实施应用的对象,以先进育种技术支撑食用、饲用和酿酒等多用途的良种产出,辐射全国种植大麦、青稞的贫困偏远的边疆地区,促进当地产业兴旺、乡村振兴。

  “一批携带小孢子育种技术烙印的大麦、青稞优良新品种正在全国各主要产地示范推广只是这个成果直观的贡献,在座的专家教授们都认识到了该技术在水稻、小麦等谷类育种上的应用价值和启发价值,这是该项技术了不起的地方。”国家大麦青稞产业技术体系首席科学家张京研究员说。

  确如张京所总结的,在场的专家们一致认为,虽然本次学术研讨的内容聚焦于小孢子育种技术在大麦和青稞上的规模化应用,但是该技术的建成,对同为禾本科作物的水稻、小麦同样具有借鉴和应用价值,通过该技术高效育出节肥、抗病的谷物良种将不再是梦想。

  数据高度浓缩了小孢子育种技术在大麦和青稞上的应用成果。在500多份育种材料中成功实现了小孢子再生成苗,“上海-昆明”异地移栽成活率高达90%,成功培育出5个大麦、1个青稞新品种及10多份大麦、青稞新品系。

  前赴后继登上高峰

  当人类进入了分子育种技术时代,细胞工程育种依然没有过时,在当今育种领域仍然占有重要地位,并且焕发出新的活力。小孢子育种技术已成为国际种子公司大力研发的育种平台,小孢子培养能极大提高种子优良性状的聚合和纯合效率,小孢子胁迫培养能极大提高耐逆、节肥、抗病基因的筛选效率,但是,从理论的可行到现实应用的突破,而是要前赴后继跨越鸿沟。

  据黄剑华介绍,上海市农科院植物细胞工程团队发明的小孢子育种技术在三个方面实现了突破,一是创建了小孢子离体培养高频再生技术体系,二是创建了小孢子试管苗加倍与移栽育苗技术体系,三是创建小孢子胁迫培养结合植株水平性状鉴定技术。也就是说,小孢子育种技术突破了基因型依赖、单倍体染色体加倍率不高和再生苗移栽成活困难等重大技术难关,天南地北的育种工作者可以不分时空不受季节限制把抗病、耐低氮、耐盐等性状选出来并稳定下来,然后去做大田鉴定,大大提高获得新品种的效率。

  这一创造性技术,凝聚了上海市农科院植物细胞工程团队三代人的艰苦钻研,从谷类作物细胞培养技术研发、细胞工程育种技术创新到分子育种技术拓展,铺就了一条几代人小孢子育种技术研发的逐梦之路。

  颜昌敬先生及团队是第一代,前辈们证实了谷类作物叶细胞存在细胞全能性,在小麦花药培养上,首次报道了一次成苗技术,写下了《植物组织培养手册》《植物细胞培养手册》等著作,有力地推动了我国植物离体培养研究。黄剑华及其团队是第二代,研发出小孢子育种技术,并因此获得了多项育种技术发明专利。第三代是以刘成洪博士为代表的青年科技人员,正在攻克并逐步完善着小麦、水稻小孢子培养高频再生技术,拓展着单倍体基因编辑的育种新技术和分子标记结合加倍单倍体的育种新技术。

  “DH育种就是双单倍体育种,这是现代生物育种技术的重要研究领域,DH育种的核心是诱导形成单倍体,而小孢子培养技术是获取单倍体最为直接有效的途径。”刘成洪介绍着,“我们的团队前赴后继又各有重点,这是小孢子育种技术诞生和不断完善的前提和基础。”

  团队先后获得发明专利5件、实用新型专利1件、新品种保护权4件、SCI论文10篇等成果。作为第三代的代表,刘成洪为此付出了不少心血,贡献了应有的智慧,但是,他在介绍时总是念念不忘黄剑华和陆瑞菊两位前辈,他的内心始终不忘黄剑华在项目策划、新品种选育及推广上的贡献和智慧,不忘陆瑞菊在小孢子高效培养及其遗传改良技术、小孢子育种技术规模化应用方面的贡献。

  攀登技术高峰的道路难免险且阻,只有不忘初心、薪火相传,才能演绎出前赴后继的华章,上海市农科院植物细胞工程团队做到了。

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