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糖網(wǎng) 內(nèi)蒙古頻道 內(nèi)蒙古科技重大專項甜菜生物技術(shù)育種體系研究與應(yīng)用取得階段性成果

內(nèi)蒙古科技重大專項甜菜生物技術(shù)育種體系研究與應(yīng)用取得階段性成果

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近年來,內(nèi)蒙古甜菜產(chǎn)業(yè)通過產(chǎn)區(qū)轉(zhuǎn)移,研發(fā)推廣機械化滴灌豐產(chǎn)高糖綜合栽培技術(shù)模式,減輕了農(nóng)民勞動強度,解決了多年來春旱出全苗難的問題,甜菜平均單產(chǎn)和含糖率均有較大提升。但是,目前甜菜生產(chǎn)中丸粒化品種95%以上為國外品種。如何盡快育出能與國外抗衡的品種,提高我國甜菜種子的話語權(quán),著力推進甜菜育種技術(shù)體系的構(gòu)建與應(yīng)用成為甜菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。

種子是農(nóng)業(yè)科技的載體、是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心。針對目前我區(qū)農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研發(fā)資金投入不足,人才緊缺;農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研究分散,可利用、可轉(zhuǎn)化的研究成果缺乏;作物育種技術(shù)與方法滯后、育種效率低等問題,2018年,自治區(qū)科技廳啟動實施科技重大專項——甜菜生物技術(shù)育種體系研究與應(yīng)用,旨在快速培育新品種,提質(zhì)增效,為甜菜種業(yè)與生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展提供科技支撐,同時形成可復(fù)制的育種技術(shù)體系,為我區(qū)作物育種提供可借鑒的現(xiàn)代生物育種技術(shù)模式。

該項目由內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院牽頭,聯(lián)合哈爾濱工業(yè)大學(xué)和中國農(nóng)業(yè)大學(xué)共同實施。項目依托國家糖料產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系首席科學(xué)家白晨及其研究團隊,重點對甜菜大數(shù)據(jù)云計算,雙單倍體技術(shù),轉(zhuǎn)基因技術(shù)及基因組編輯等相關(guān)現(xiàn)代生物技術(shù)方法進行研發(fā),同時與常規(guī)育種進行有效結(jié)合,通過相關(guān)技術(shù)方法的有機結(jié)合,逐步實現(xiàn)傳統(tǒng)作物育種向精準(zhǔn)育種的轉(zhuǎn)變。目前,各項科研工作按預(yù)期進展順利。

構(gòu)建甜菜核心種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫

針對我國甜菜種業(yè)面臨的優(yōu)異種質(zhì)不足和重要利用價值的基因匱乏,基因資源挖掘廣度深度不夠;全基因組選擇和基因組編輯等新技術(shù)創(chuàng)新滯后等問題,科研團隊開展了甜菜核心種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫構(gòu)建及甜菜自交系全基因組測序。科研團隊通過選擇有代表性的甜菜種質(zhì)資源材料及品種和田間抗性、產(chǎn)值量鑒定及農(nóng)藝性狀調(diào)查,篩選處有代表性的核心種質(zhì)資源,結(jié)合高通量測序技術(shù)建立了基因型及表達水平之間的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫,為創(chuàng)新甜菜現(xiàn)代育種技術(shù)和方法,加快甜菜新品種選育及甜菜種業(yè)與生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展提供科技支撐。

近兩年,科研團隊收集鑒定甜菜核心種質(zhì)資源324份,完成了抗病性、產(chǎn)質(zhì)量等20多個農(nóng)藝性狀的采集工作,利用高通量測序技術(shù)完成了306分甜菜核心種質(zhì)資源材料的重測序,以根產(chǎn)量、含糖率、抗病性等重要育種性狀開展了全基因組關(guān)聯(lián)分析。

分子輔助標(biāo)記加快育種進程

甜菜是典型的異花授粉作物,雜種優(yōu)勢顯著,但其花器較小、且為無限花序,人工去雄幾乎不可能,利用雄性不育系配制雜交種是目前甜菜育種唯一的有效途徑。

為了加快甜菜品種選育速度,特別是甜菜單芽雄性不育系及保持系選育,課題組研究開發(fā)了可用于鑒定甜菜細(xì)胞質(zhì)分子標(biāo)記引物,在實驗室用凝膠電泳的方法,使甜菜細(xì)胞質(zhì)鑒定時間從常規(guī)三代(6年)縮短到一天就可以完成。目前,課題組已完成3000多株甜菜細(xì)胞質(zhì)類型鑒定工作,為甜菜單芽雄性不育系及保持系選育提供了指導(dǎo),大大提高了單芽雄性不育系及保持系選育速度和效率。

利用基因組編輯技術(shù)創(chuàng)制甜菜單倍體誘導(dǎo)系 解決甜菜自交純系?提高育種效率

自交系選育是雜種優(yōu)勢利用的基礎(chǔ),由于甜菜屬于異花授粉作物,高度自交不親和導(dǎo)致甜菜自交結(jié)實率低,很難產(chǎn)生純系,一般情況下穩(wěn)定一個雜交后代需要12-16年的時間,單倍體誘導(dǎo)系是解決自交純系的有效途徑,因自然界中甜菜沒有單倍體誘導(dǎo)系,課題組期望利用基因組編輯的方法創(chuàng)制甜菜單倍體誘導(dǎo)系,進而有效解決甜菜自交純系和提高育種效率。

目前,課題組已構(gòu)建了用于甜菜單倍體誘導(dǎo)系創(chuàng)制的甜菜基因組編輯載體4個,3個載體已在煙草上得到了功能驗證,獲得轉(zhuǎn)基因煙草T0代種子。

利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)?開展抗除草劑甜菜新種質(zhì)創(chuàng)制

針對我國甜菜機械化種植后草害問題,課題組以建立甜菜高效遺傳轉(zhuǎn)化體系和完善甜菜高效遺傳轉(zhuǎn)化方法為目標(biāo),重點開展抗除草劑甜菜新種質(zhì)的創(chuàng)制研究。目前,課題組已經(jīng)開展了甜菜不同基因型等的比較分析,從48份甜菜資源材料中篩選出高分化率材料7份,建立了高效的甜菜轉(zhuǎn)化體系。篩選出轉(zhuǎn)化率較高的基因型甜菜材料2份,優(yōu)化農(nóng)桿菌介導(dǎo)甜菜高效轉(zhuǎn)基因技術(shù)1套,為未來甜菜轉(zhuǎn)基因品種的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

單芽抗叢根病雄性不育? 雜交種選育

上世紀(jì)90年代,因甜菜叢根病泛濫,甜菜單產(chǎn)和含糖率大幅下降;因沒有單芽種、農(nóng)機具和配套農(nóng)藝技術(shù)限制了機械化作業(yè),加之農(nóng)民勞動強度大、成本高、效益差,人們不愿種甜菜,導(dǎo)致全國范圍內(nèi),特別是我區(qū)整個甜菜產(chǎn)業(yè)失去優(yōu)勢,產(chǎn)業(yè)整體萎縮。

課題組從上世紀(jì)90年代針對抗叢根病和遺傳單芽進行抗病育種,育成了我國第一個在叢根病地塊含糖率達16%以上甜菜抗叢根病新品種“內(nèi)甜抗201”,解決了我國甜菜叢根病的抗原基因問題;育成我國第一個甜菜單芽雄性不育雜交種“內(nèi)甜單1”,突破了我國自育品種由多芽種向單種轉(zhuǎn)變的資源技術(shù)瓶頸。到目前審定抗叢根病品種4個,單芽抗叢根病雄性不育雜交種6個,2019年國家登記單芽抗叢根病雄性不育雜交種1個“NT39106”。

甜菜新品種示范

2019年,課題組對選育出的適宜機械化種植的甜菜單芽雜交種在內(nèi)蒙古包頭市達茂旗、呼和浩特市土左旗進行了400畝的示范推廣,示范區(qū)畝產(chǎn)量達4394.8kg,比國外對照種KWS2314單產(chǎn)提高4.19%;含糖率17.01%,比對照提高1.08度,選育出的品種表現(xiàn)出良好的產(chǎn)質(zhì)量和抗病性水平。(內(nèi)蒙古農(nóng)村科技處)

 

 

 

 

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