攀登中國小麥育種新高峰

看板Agriculture (農業議題)作者ahamin (荒漠貓)時間14年前 (2010/05/04 18:46)推噓6(7推 1噓 5→)

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「高產品種不優質，優質品種不高產」是小麥育種工作長期以來難以突破的技術瓶頸。美國、加拿大、澳大利亞等發達國家以小麥麵包烘烤品質優異而聞名於世，但引進的優質小麥其產量僅為畝產200公斤左右。然而，中國的高產優質麵包強筋小麥育種取得新突破攀登中國小麥育種新高峰 ——記山東省農業科學院作物研究所 http://www.stdaily.com/kjrb/content/2010-02/22/content_157861.htm 1月11日，國家科學技術獎勵大會在人民大會堂隆重召開。山東省農業科學院作物研究所育成的高產優質麵包麵條兼用型小麥新品種濟麥20榮獲國家科技進步二等獎，受到大會表彰。　　這是山東省農業科學院作物研究所繼優質麵包強筋小麥濟南17、優質麵條小麥濟麥 19相繼榮獲國家科學技術進步二等獎之後，再次獲此殊榮。一個省級農科院研究所，為何能屢屢問鼎國家科技進步大獎？讓我們走進山東省農業科學院作物研究所探個究竟。　　濟麥系列挺起山東優質麥脊樑　　小麥是山東省第一大糧食作物，總產量約佔全省糧食作物的50%，約佔全國小麥總產的20%，常年播種面積在5500萬畝左右。因此，小麥遺傳育種與栽培工作一直是山東省農科院作物所科研工作的重中之重。　　說起小麥育種，作物所有著值得驕傲的歷史。據瞭解，該所上世紀50—70年代育成的「泰山號」系列小麥在黃淮麥區廣泛種植，其中「泰山1號」小麥累計推廣面積達3.5 億畝，取得了巨大的經濟和社會效益，享有「泰山壓頂」之美譽。1978年曾榮獲全國科學大會科技成果獎。上世紀80年代育成的「濟南13號」小麥是黃淮麥區的主栽品種，19 79—1989年累計種植1.34億畝，增產小麥65.4億公斤，淨增經濟效益29.48億元。該品種 1989年榮獲國家科技進步二等獎。　　隨著糧食產量的不斷提高，國民溫飽問題得到解決。如何提高小麥的品質就成為上世紀80年代中期小麥生產面臨的新問題。　　「高產品種不優質，優質品種不高產」是小麥育種工作長期以來難以突破的技術瓶頸。美國、加拿大、澳大利亞等發達國家以小麥麵包烘烤品質優異而聞名於世，但引進的優質小麥其產量僅為畝產200公斤左右。　　「九五」以來，山東省農科院作物研究所小麥遺傳育種與栽培創新團隊不斷開拓創新，在優質專用（兼用）和超高產小麥新品種培育、小麥遺傳育種理論和高新技研究與應用及小麥配套栽培技術研究等方面不斷取得重大突破，實現了我國優質專用小麥品種的自主創新。　　高產優質麵包強筋小麥育種取得新突破。20世紀80年代以前，由於糧食供求矛盾突出，為解決溫飽問題，小麥育種和生產片面追求產量，而忽視了品質，導致工業所需的優質專用原料完全依賴進口，極大地影響了制粉和食品工業的發展。為解決優質小麥依賴進口的問題，20世紀80年代中期，山東省農科院作物所開展了以提高小麥麵筋強度為核心的小麥品質育種研究。他們以國內空白的強筋（麵包）小麥為切入點，依據國情提出產量和品質雙向協調提高的技術路線，探索出了產質超親的親本選配模式。並採用微量沉降值試驗鑒定分離世代個體品質，實現了農藝和品質性狀的全程同步選擇，育成了高產優質麵包小麥品種濟南17。這個品種成為我國第一個通過審定的麵包強筋小麥品種。濟南17在區域試驗中較對照品種增產4.5%，高產示範田實打產量636.8公斤/畝，創下了優質麥高產的新紀錄。同時，品質達到國家優質小麥——強筋小麥一等標準，成為替代進口優質麵包麥的國產品牌小麥。據不完全統計，該品種已累計推廣4388萬畝，曾一度成為當時國內強筋小麥品種中推廣面積最大、創經濟效益最高的品種。濟南17的誕生，結束了我國優質麵包小麥完全依賴進口的歷史，被我國小麥育種權威、中國科學院莊巧生院士譽為「我國發展優質專用麥的開路先鋒」。2003年，該研究成果獲國家科技進步二等獎。　　優質豐產穩產麵條小麥育種的新突破。我國麵條小麥研究起步較晚，評價方法不規範，標準不明確，育種工作滯後。山東省農科院作物所通過引入簡單快捷的化學方法替代感官鑒定法對大批育種材料進行麵條優質篩選，以84個品種為試材，多年多地種植，研究麵條品質與27項小麥品質指標的關係，經優化確立了4個關鍵性理化指標，育成了高產優質麵條小麥新品種濟麥19，該品種區試較對照增產5.7%，高產創建實打畝產650.4公斤，再次創下國內優質麥高產紀錄，品質達到國標優質中筋小麥品種標準。該品種麵粉白度高，多酚氧化□和黃色素含量低，麵條白亮，麵筋筋力適中，麵條彈性好，評分86 .5—93.6，被農業部和山東省多年推薦為主推品種，連續5年種植面積位居全國前列、山東省首位，已累計推廣6170多萬畝。濟麥19的問世，使我國優質麵條專用小麥研究達到國際先進水平。其研究成果2003年榮獲山東省科技進步一等獎，2005年獲國家科技進步二等獎。　　高產優質麵包、麵條兼用小麥育種取得新突破。經過系統研究小麥蛋白質和澱粉特性與麵包/麵條品質的關係，山東省農科院作物所發現，麵筋強度是影響麵包和麵條品質的共同指標，當麵筋強度為中強至強筋時既可製作優質麵包，又可做優質麵條。澱粉品質雖對麵條品質有重要作用，但影響較小。因此，選育優質麵包/麵條兼用型品種是可行的。　　作物所研究確定了4個理化品質指標，經過科技攻關，選育出了優質、高產、廣適麵包麵條兼用型強筋小麥新品種濟麥20號。該品種增產潛力大，高產攻關畝產達662.4公斤，曾三創國內優質麥高產記錄。同時該品種穩產性好，萬畝示範方平均畝產527.2公斤。農業部穀物品質監督檢驗測試中心的抽樣分析表明，濟麥20達到了國標「優質小麥—— 強筋小麥」標準，品質與美國優質麵包麥DNS相當，麵包評分在90分以上。在2004—200 9年全國優質麥鑒評活動中，濟麥20是唯一連續5年被評為優質強筋小麥的品種。該品種不僅澱粉質量高，而且多酚氧化□活性和黃色素含量低，麵條評分也在90分以上,是國內僅有、國際罕見的麵包麵條兼用強筋小麥。濟麥20氮磷利用率高，抗病性、抗逆性強，對不同地域的氣候條件具有良好的廣適性，在黃淮北片、南片和北部三大冬麥區的8省市均有大面積種植。　　濟麥20號將優質、高產和廣適有機結合，不僅具有抗寒、抗旱、抗倒和抗穗發芽等四大突出特點，還是我國118個小麥品種中唯一抗稈銹小種Ug99的品種，為我國小麥品質改良提供了優質基因源，實現了我國小麥品質育種的新突破。2003—2006年，在山東、河南、河北等8省市累計推廣4865萬畝，增產小麥9.66億公斤，增加經濟效益31.8億元，成為同類品種推廣面積最大、創經濟效益最高的品種。2004年，獲國家新品種「後補助」一等獎，並被列入《國家科技成果重點推廣計劃》和國家農業科技跨越計劃項目。20 05年，濟麥20在山東省內秋播面積達1078萬畝，成為山東省第一大品種，佔全省麵包強筋小麥總面積的72%。2006年，高密市柴溝鎮南楊家莊村千畝濟麥20優質高產示範田，平均畝產662.4公斤，創下了我國麵包強筋小麥高產記錄。　　該品種的綜合品質不僅達到國外優質麵包小麥水平，而且產量遠遠高於國外優質品種。該成果2008年獲山東省科技進步一等獎，2009年獲國家科技進步二等獎。　　目前，濟麥系列小麥推廣面積約占山東省小麥種植總面積50%左右，佔優質麥種植面積的70—80%，多年來處於全省小麥的主導地位。　　濟麥22成「劃時代小麥新品種」　　2009年夏收，由作物研究所育成的濟麥22小麥新品種在滕州市級索鎮千佛閣村經農業部專家組實打驗收畝產789.9公斤，刷新了我國北方冬麥區小麥高產紀錄。　　自2006年以來，濟麥22已連續4年多點高產攻關實打產量超過700公斤/畝。2009年，在山東省小麥高產創建活動中，濟麥22實打48點，平均產量689.5公斤/畝，有22個點產量超過700公斤/畝。　　山東省農科院小麥育種專家、濟麥22的育成人劉建軍告訴記者，在濟麥系列小麥品種中，濟麥22兼備超高產、抗逆性強、適應性廣等特點，2005年在黃淮冬麥區北片區域試驗中，該品種較對照品種石4185增產5.03%，居12個參試品種首位，並於2006年和200 7年先後通過山東省和國家審定，2008年通過江蘇省認定。目前，濟麥22已在山東及周邊省份大面積種植，經過2008年秋冬連旱和2009年倒春寒的嚴峻考驗，濟麥22表現出了超強的抗逆性，增產顯著。　　據作物研究所所長邱若瑞介紹，濟麥22因具有超高產與廣適性的顯著特點，深受廣大農民和種子企業的青睞，種植面積逐年擴大，2008年在山東省種植940萬畝，為當年第二大小麥品種。2009年經小麥良種招標在山東確定秋播面積達2300多萬畝，創山東省近 30年來單個小麥品種年度種植面積最大紀錄，躍升為山東省第一大小麥品種，並在黃淮麥區迅速推廣，成為當前我國最具發展潛力的小麥新品種。　　提高小麥單產是我國小麥生產永恆的主題。劉建軍告訴記者，他們不僅在品質改良項目中力求高產，而且致力於選育高產穩定廣適品種。作物所把生理育種技術、株型育種技術、生態育種技術和分子育種技術等有機結合，建立了超高產小麥育種技術體系。選育的國審、省審超高產品種濟麥21、濟麥22都得以大面積推廣利用，特別是濟麥22實現了小麥育種三個方面的突破：（1）通過結構性挖掘，改良株型，提高莖稈質量，增加韌性，避免靠降低株高和增加莖稈粗度提高抗倒性，解決了高產與倒伏的矛盾，實現了多穗抗倒的突破；（2）以耐熱性為突破口，通過功能性挖掘，延長光合時間，提高光合效率，選育耐熱性好的親本和個體，解決了高產與早衰的矛盾，實現了經濟學產量和生物學產量的同步提高；（3）通過多年多點鑒定和水旱輪選提高品種抗逆性和抗病性，解決了高產與廣適的矛盾，實現了高產、穩產、廣適的統一。　　一流團隊創造一流業績　　經過多年的努力，山東省農科院作物所已經形成了專業和年齡結構合理、愛崗敬業、團結協作、無私奉獻的小麥育種創新團隊。該團隊2007年榮獲亞太地區傑出農業科技獎，被評為2008年度神農中華農業科技獎優秀創新團隊，2009年被評為山東省優秀創新團隊，並記集體一等功。團隊成員在《遺傳學報》、《中國農業科學》、《作物學報》、《麥類作物學報》等學術刊物上發表論文80多篇，為高產優質小麥新品種的選育提供了寶貴的理論和經驗。　　更令該所感到自豪的是，他們擁有趙振東、劉建軍、王法宏等一批國內知名的小麥專家。在這些學科專家的帶領下，一批業務素質高、創新能力強的科研骨幹正茁壯成長。目前，該所已有研究人員22人，其中研究員10人，副研究員4人，博士10人，新世紀百千萬人才工程國家級人選1人，享受國務院政府特殊津貼5人，山東省有突出貢獻的中青年專家1人，山東省優秀科技工作者1人。　　山東省農科院小麥育種資深專家，作物所首席專家趙振東研究員就是這個團隊的傑出代表。1984年，趙振東作為山東省農科院第一名碩士畢業生被引進到農科院作物所工作。20多年來，他一直將小麥育種當作自己畢生追求的目標，奮鬥在小麥遺傳育種工作第一線。他提出了「以提高光合收入為理念，以農藝和品質性狀同步選擇為關鍵技術，達到產量和品質協調提高」，開闢了小麥育種的新思路，為山東乃至黃淮海地區的小麥遺傳育種做出了突出貢獻。他先後獲得國家科技進步二等獎3項、山東省科技進步一等獎等2項。在《作物學報》等國內外學術刊物上發表研究論文40餘篇，參編出版《中國小麥育種和產業化進展》等書5部。2004年被評為山東省先進工作者，2005年獲國務院政府特殊津貼，榮獲2005年度山東十大自主創新人物獎，2006年獲全國五一勞動獎章，2008年獲得何梁何利獎，2009年中華農業英才獎。　　勇於創新、團結協作、無私奉獻的精神是小麥育種團隊的不竭發展動力。團隊帶頭人趙振東曾說：「我個人小有成就是好事，但我們的科研工作後繼有人才是大事。農業科研工作就是為農業生產服務，為農民服務，只有農民富裕才能真正實現國家富強。」這種責任感與使命感一直推動著小麥育種創新團隊為我國優質小麥育種事業的發展而奮鬥不息、耕耘不止。經過多年的努力，作物所小麥育種隊伍逐漸成長為一支老、中、青三代結合，作風嚴謹、紮實肯干、任勞任怨、勇於創新、不計個人得失、團結協作的科研隊伍。一直作為他助手的劉建軍研究員，就是他一手栽培起來的優秀青年科研工作者的表率。　　小麥育種團隊始終堅持「高產優質」的原則，將在高產的基礎上追求更好的、更穩定的品質作為育種目標，在全國率先採用產量和品質雙向協調提高的技術路線，先後培育出濟南17、濟麥19、濟麥20、濟麥21、濟麥22等一系列高產優質小麥品種，促進了山東乃至黃淮海地區的小麥品種的更新換代。　　培育出了好的品種，還要探索如何把這些好品種的巨大生產潛力發揮出來。我國目前的農業經濟體制仍然是千家萬戶的農民分散種植、管理落後，在這種條件下要保證優質麥的產量水平並提高其品質的穩定性，難度相當大。關鍵就是要在種植管理上下功夫。在小麥育種團隊、作物所、魯研公司、小麥生產基地、國內知名麵粉企業等多方面的籌劃下，一個國內前所未有的優質麥產業化運作的模式終於誕生了：「育種單位—龍頭企業—生產基地—種植戶—糧食制粉企業」。　　創新動力源自良好環境　　「我們在科研創新上取得的重要突破得益於國家政策和各級政府部門的大力支持，良好的創新環境奠定了我們堅實的創新基礎」。據作物所所長邱若瑞介紹，早在1986年，山東省政府就給省農科院專門撥款90萬元，建立了山東省第一個小麥品質分析實驗室。目前，作物所已建有分子生物學實驗室、穀物品質實驗室和生態生理實驗室，擁有先進的儀器設備150餘台（套），價值1500多萬元。　　近年來，該所承擔了國家優勢小麥原原種繁育基地、國家小麥轉基因育種試驗站、國家小麥區域技術創新中心、農業部農作物質量監督檢驗測試中心等重大條件建設工程項目。「我們承擔的國家和省部級研究課題達80餘項。國家重大條件建設和科研項目的實施，創新手段和試驗條件進一步得到改善，一個全新的農業科技創新平台已初具規模，為我們開展自主創新研究奠定了良好的基礎」。邱若瑞如是說。　　山東省委、省政府始終高度重視農業科技創新工作，高瞻遠矚地提出並實施了農業良種產業化工程，給山東省農科院的育種工作增添了強勁動力。據瞭解，山東省科技廳、財政廳、發改委、農業廳等有關部門通過立項支持和協助爭取國家重大項目支持，僅「農業良種工程」就獲資助經費600多萬元，為小麥育種學科創新平台的建設及創新研究提供了資金保障。各級政府都把良種推廣作為優化農業產業結構、發展龍頭企業、增加農民收入的重要途徑，為實現小麥良種產業化提供有利條件。　　山東省農科院自籌經費強化了小麥、玉米、棉花、花生四大作物育種協作攻關，啟動了學科建設計劃，設立了院青年科研基金、博士科研啟動基金、高技術自主創新基金，出台了《關於高層次和有突出貢獻專家待遇的意見》、《關於對爭取和承擔重大項目實行獎勵的規定》等激勵政策，優化科技資源，培育科研優勢，調動了廣大科研人員的創新積極性，大大促進了小麥育種創新的發展。　　2005年，山東省委、省政府批准山東省農業科學院為小麥遺傳育種與栽培學「泰山學者」崗位建設單位，聘請國家「863」「973」計劃首席科學家、國家小麥改良中心主任、中國農業科學院遺傳育種學科一級傑出人才、國際玉米小麥改良中心中國辦事處主任何中虎研究員為特聘專家。「泰山學者」崗位的設立和特聘專家的引進，極大地促進了學科發展，加速了分子標記和轉基因等新技術的研究與應用，深化了國內外尤其是國際合作，建立了中澳小麥品質聯合實驗室，提升了學科整體研究水平，擴大了該學科在國內外的影響。　　強化品種支撐任重道遠　　20多年來，山東省小麥品質改良工作取得了重大突破，優質專用小麥種植面積已達 70%以上。山東省種子管理總站和全國農業科技推廣服務中心的統計顯示，濟南17、濟麥 19、濟麥20、濟麥21、濟麥22等優質高產小麥新品種近年來累計種植面積1.98億畝，實現新增經濟社會效益120多億元。目前，山東省農業科學院小麥育種創新團隊育成的小麥品種年推廣面積佔全省種植面積的近50％，其中育成的優質小麥品種佔全省優質小麥面積的80％左右，同時也是我國黃淮海麥區的主導小麥品種，極大地促進了我國優質高產高效農業、種子和糧食企業、制粉和食品工業的發展。　　山東省農科院作物所是全國農業百強研究所、山東省一類科研院所。建所以來先後獲國家和省（部）級科技成果獎勵112項，育成農作物新品種50餘個。在國內外學術刊物上發表論文300餘篇，出版著作10餘部，承擔各類科研項目70餘項，累計創造社會經濟效益100多億元。保持小麥遺傳育種與栽培學科在全國的領先地位，為山東乃至全國小麥生產做出更大貢獻是山東省農科院作物所的追求。對於未來五年的小麥研究，作物所所長邱若瑞表示，作物研究所將加強小麥分子生物學和基因工程研究，重點進行高產、優質、抗病有益基因的發掘和研究，加強與國際玉米小麥改良中心及法國利馬格蘭公司等國外（國際）機構的合作，力爭在小麥轉基因研究方面實現重大突破；開發相關的分子標記，聚合有益基因，創新優異種質，實現小麥種質研究的新突破；利用常規技術與高新技術相結合的方法，培育高產、優質小麥新品種，為進一步改善人民生活、滿足社會多元化需求做出新的貢獻。 -- 出身仕漢羽林郎，初隨驃騎戰漁陽。孰知不向邊庭苦，縱死猶聞俠骨香 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 218.94.9.62