2021年6月8日,2020年度云南省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)結(jié)果揭曉。其中,在科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)中,國(guó)家甘蔗資源庫(kù)創(chuàng)建及高糖多抗種質(zhì)創(chuàng)新利用項(xiàng)目獲得了一等獎(jiǎng)。
食糖是我國(guó)重要大宗農(nóng)產(chǎn)品之一,蔗糖占全國(guó)食糖總產(chǎn)約90%,云南蔗糖產(chǎn)量占全國(guó)約20%,居全國(guó)第二位。甘蔗育種和生產(chǎn)一直面臨兩大挑戰(zhàn):一是遺傳基礎(chǔ)狹窄、育種親本單一,育成品種糖分和抗性難有較大突破;二是病蟲害和干旱等不斷加劇,品種抗病蟲抗旱能力弱,導(dǎo)致甘蔗單產(chǎn)長(zhǎng)期低位徘徊。
云南省高原特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)研究院副院長(zhǎng)范源洪研究員,之前任職于云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院及其甘蔗研究所,是該項(xiàng)目的第一完成人。他介紹,項(xiàng)目是由云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所、云南農(nóng)業(yè)大學(xué)、云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)與種質(zhì)資源研究所共同完成。項(xiàng)目針對(duì)我國(guó)甘蔗資源發(fā)掘利用存在保存技術(shù)落后、糖分供體資源短缺、遺傳背景不清、缺乏精準(zhǔn)鑒定技術(shù)、遠(yuǎn)緣雜交糖份抗性難以聚合等關(guān)鍵技術(shù)問題,歷時(shí)29年,系統(tǒng)開展了資源考察收集、有效保護(hù)、重點(diǎn)創(chuàng)新和高效利用,以高糖多抗為目標(biāo),在保存技術(shù)、遺傳多樣性、精準(zhǔn)鑒定、種質(zhì)創(chuàng)新和育種利用等方面取得重大突破。
國(guó)家甘蔗資源庫(kù) 收集甘蔗資源3846份
項(xiàng)目提出了資源收集保存與創(chuàng)新利用新思路,明確了我國(guó)資源地理分布與富集程度。探明了甘蔗9個(gè)野生種和地方種在22個(gè)省區(qū)151個(gè)縣的地理分布、原產(chǎn)地與生境條件、種群分布特點(diǎn)與富集程度,突破了世界甘蔗野生資源分布的北緣(34°08’)和海拔記錄(3014米);重點(diǎn)收集了2500米以上高海拔區(qū)、緯度北緣地區(qū)、6個(gè)周邊國(guó)家地區(qū)等特殊生境的特異野生資源68份,并明確了斑茅、滇蔗茅、蔗茅、細(xì)莖野生種4個(gè)野生種的分布規(guī)律、不同地理種群和不同區(qū)域氣候類型與表型變異的相關(guān)性、邊境少數(shù)民族地區(qū)與緬甸、越南、老撾、泰國(guó)等周邊國(guó)家的細(xì)莖野生種地理類群分布及其相關(guān)性等。
同時(shí),研制出資源活體保存與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等有效保護(hù)技術(shù),在云南開遠(yuǎn)創(chuàng)建了國(guó)家甘蔗種質(zhì)資源庫(kù),收集保存了34個(gè)國(guó)家和中國(guó)22個(gè)省區(qū)的6個(gè)屬18個(gè)種甘蔗資源3846份,中國(guó)第一、世界第二。收集引進(jìn)稀有珍貴種質(zhì),新增種質(zhì)來源和豐富資源基礎(chǔ),保存資源涵蓋了巴西、印度等主要產(chǎn)糖國(guó)家及熱帶種、野生種的起源地及多樣性中心。
提出云南南部是甘蔗細(xì)莖野生種起源地和多樣性中心之一
項(xiàng)目系統(tǒng)闡明了甘蔗及近緣屬種的起源演化和親緣關(guān)系,為斑茅和滇蔗茅的分類歸屬提供了可靠的分子數(shù)據(jù)支撐,解決了多年國(guó)內(nèi)存在的分類爭(zhēng)議問題;在國(guó)際上首次揭示了中國(guó)甘蔗細(xì)莖野生種的分子演化方式,提出云南南部是甘蔗細(xì)莖野生種起源地和多樣性中心之一,突顯了中國(guó)細(xì)莖野生種在國(guó)際上的重要地位和重要育種利用價(jià)值,為深入研究和發(fā)掘利用提供重要的科學(xué)依據(jù)。
在國(guó)內(nèi)首次構(gòu)建了雜交品種、細(xì)莖野生種和斑茅3個(gè)核心種質(zhì)庫(kù),為優(yōu)異種質(zhì)的精準(zhǔn)利用提供了科學(xué)依據(jù);同時(shí)構(gòu)建了割手密2個(gè)后代群體的分子遺傳連鎖圖譜,為甘蔗重要育種性狀的QTL定位研究奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。
研制出甘蔗表型、染色體、抗病和抗旱鑒定評(píng)價(jià)技術(shù)體系,篩選出高糖多抗優(yōu)異種質(zhì)536份,形成優(yōu)異種質(zhì)庫(kù),用于種質(zhì)創(chuàng)新和育種利用。
云南甘蔗出糖率由5年前的12.3%提高到2019年的12.8%
項(xiàng)目攻克遠(yuǎn)緣雜交利用技術(shù)癥結(jié),實(shí)現(xiàn)優(yōu)異種質(zhì)創(chuàng)新利用;雜交聚合高糖多抗性狀,創(chuàng)制突破性優(yōu)良種質(zhì);育成高糖多抗優(yōu)良品種,推動(dòng)育種利用和品種更新。成功聚合了野生種抗旱、抗病與熱帶種糖份、產(chǎn)量等優(yōu)良性狀,獲得高糖多抗創(chuàng)新種質(zhì)102份,獲新品種權(quán)4個(gè);育成高糖多抗優(yōu)良品種6個(gè)、優(yōu)良親本10個(gè),推動(dòng)了育種利用和品種更新;2003年以來,針對(duì)不同蔗區(qū)生態(tài)特點(diǎn)和需求,對(duì)云蔗、云引和新臺(tái)糖系列品種,研究形成了“良種+健康種苗繁殖技術(shù)+綠色輕簡(jiǎn)技術(shù)”模式進(jìn)行了大面積推廣應(yīng)用。2018-2019年,育成品種累計(jì)推廣401.84萬畝(占同期種植面積的46.6%),新增甘蔗241.1萬噸,增糖30. 86萬噸,新增產(chǎn)值26. 85億元,新增利潤(rùn)9億元,經(jīng)濟(jì)效益顯著。為云南甘蔗出糖率由5年前的12.3%提高到2019年的12.8%及精準(zhǔn)脫貧發(fā)揮了重要作用,為云南甘蔗品種改良更新奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
范源洪說:“甘蔗種質(zhì)資源的發(fā)掘利用是甘蔗育種的前提和基礎(chǔ)。項(xiàng)目歷時(shí)29年,先后參加人員近百人,主要完成人33人,30年磨一劍,我們的資源從少到多,研究團(tuán)隊(duì)從小到大,研究水平從弱到強(qiáng),研究服務(wù)范圍由國(guó)內(nèi)到國(guó)內(nèi)外結(jié)合。項(xiàng)目的成功離不開項(xiàng)目組成員的長(zhǎng)期堅(jiān)持與不懈努力,以及上級(jí)部門多年的持續(xù)支持。未來我們將繼續(xù)投身云南甘蔗科研事業(yè),不僅要考慮高新技術(shù)的研發(fā),而且要考慮技術(shù)的先進(jìn)實(shí)用,減小成果應(yīng)用成本,努力提高農(nóng)民收入,幫助企業(yè)增收,這樣才能有效推進(jìn)蔗糖產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。”(馬琛)