我国农业科学家攻克小麦与冰草杂交国际难题——
创制出小麦优异种质材料
中国农科院小麦大麦优异种质资源发掘与创新利用团队首席研究员李立会介绍小麦-冰草创新种质。
正值孟夏，田野一片丰收在望的景象。在位于河南新乡的中国农业科学院作物科学研究所试验基地上，各具特色的小麦长势正旺。
近日，小麦“藏粮于技”重大科研任务现场考察暨小麦-冰草创新种质田间展示会在河南新乡举办，现场展示了小麦-冰草、小麦抗赤霉病分子育种材料、小麦基因组与基因资源材料等创新育种与分子育种材料等，吸引来自黄淮、西北等小麦主产区育种单位、种子企业代表等纷纷驻足观摩，鉴评交流。
在随后召开的座谈会上，中国农科院多位业内院士专家、农业农村部科教司相关处室负责人、中国种子协会相关负责人等就种质资源发掘利用、种质创新、育种应用进展及下一步工作方向开展交流研讨。
核心育种材料匮乏制约小麦增产潜力 急需加强种质资源利用广度
“遗传基础狭窄和多样性亲本资源的缺乏，成为限制小麦育种取得突破的瓶颈。”中国农科院小麦大麦优异种质资源发掘与创新利用团队首席研究员李立会表示，当前小麦育种中，面临着单产难以取得实质性突破、抵御病虫害及逆境能力下降等问题，迫切需要通过远缘杂交引入栽培小麦缺乏的关键优异基因，创制一批自主知识产权的核心育种材料。
“培育高产、抗病、抗逆小麦新种质是实现绿色增产技术最有效和经济的途径，可以减少农药施用量，提高全生育期抵御各种自然灾害能力，保障和稳定小麦的安全生产。”李立会指出，我国依赖现有推广品种间杂交提高小麦产量的潜力已经进入平台期，进一步提高小麦的产量，需要从更加广泛的种质资源中挖掘未被利用的优异基因取得突破。
要想在育种上取得突破，首先要在育种材料上下功夫。“打赢种业翻身仗，我们的种业必须要有突破性的种质资源，必须有具有我国自主知识产权的成果。只有这样，才能解决种源难题。”中国科学院院士、中国农科院作物科学研究所所长钱前说。
突破小麦-冰草杂交国际难题 创制高产多抗新品系增产可超10％
“冰草属植物是小麦的近缘野生种，具有多小穗、多小花的大穗特性、以及极强的抗寒、抗旱性，和对多种小麦病害表现出高度免疫性，被认为是小麦改良的最佳外源供体之一。”李立会介绍。
但一直以来，小麦与冰草属属间杂交始终是个国际难题。20世纪30年代至80年代，美国、加拿大等许多国外学者进行了不懈努力，但一直未能成功。
为解决这一育种界的“老大难”，中国农科院小麦种质资源创新团队聚力攻关，历时30余年，通过幼胚拯救杂交技术，幼穗体细胞培养壮苗、扩繁技术，远缘杂交小麦受体亲本Fukuho单一回交技术等一系列育种技术的创新，最终实现了小麦-冰草远缘杂交技术的实质性突破。
骐骥千里，非一日之功。李立会介绍，冰草只生长于沙地和戈壁滩，抗逆性极强，穗粒数很高，是改良小麦的极佳材料。“但当时搞小麦的都知道，冰草和小麦是不可能杂交成功的，这个在国际上已经判了‘死刑’。”
冰草每年5月份才开花，可这时候大部分小麦已经快成熟了，这大大增加了杂交授粉的难度。为此，团队选择春播小麦作为母本，以尽量解决父母本花期不遇的问题。“为准时给小麦、冰草杂交授粉，团队育种人员只能轮流吃饭，做起来相当不容易。”回忆起工作的艰辛，李立会说道。
“最终，我们以冰草属物种为供体，长期开展利用冰草野生种优异基因改良小麦的研究，突破了小麦与冰草属间的远缘杂交障碍，攻克了利用冰草属P基因组改良小麦的国际难题。”李立会说。
打破小麦-冰草杂交难题后，团队创制出小麦-冰草新品系，不但对白粉、条锈、叶锈菌等病害具有光谱抗性，还具有多花多实的高产特性，同时将亩穗数和千粒重产量因子协调提高，增产可超过10％，为我国小麦高产育种提供了突破性资源，填补小麦穗粒数缺乏主效基因/QTL的空白。同时，创新种质的小麦面粉吸水率高，基本符合国家中筋标准，加工品质突出，在推动我国优质麦产业发展方面，也具有广阔应用前景。
为小麦育种提供突破性资源 已被全国100余个育种单位广泛利用
同时，小麦-冰草新种质的共享利用，也为全国各地高产小麦新品种的选育起到了积极推动作用。
“小麦-冰草新品系抽穗早，倒春寒下结实很好，看到这些优势，我们马上与四川小麦做杂交，育成品种已通过省审，是当年省审品种中穗粒数最高的。”四川省农业科学院副院长杨武云表示，通过育种新材料的利用，育成品种去年已通过国审，现在川北地区推广面积很大，面粉白度好，是综合抗性突出的优质弱筋小麦品种。
目前，小麦-冰草衍生系创新种质正在为全国100余个育种单位广泛利用，已培育新品种12个、后备新品种39个。其中，甘肃、陕西两省审定的小麦新品种普冰151，已成为甘肃、陕西条锈病等病害流行和旱地麦区的主栽品种，实现了多抗育种新突破。培育出国审新品种川麦93，穗粒数达54.2粒，比对照“绵麦367”多6.3粒/穗，增产16.72％，显著高于3％的国家审定标准，被四川省科技厅认定为十三五小麦科技攻关突破性进展，创新种质实现了高产育种新突破。
为扎实推动“藏粮于技”战略实施，通过育种技术攻关和科技创新，加大优异种质创新利用，小麦-冰草等创新种质实现了从技术研发、材料创新到新品种培育的全面突破，切实把科技成果转化为现实生产力，强化了我国小麦产业发展的核心竞争力，为保障我国粮食安全提供科技支撑。
“利用远缘杂交技术创制出多穗粒数、绿色抗病小麦新种质，为突破我国小麦的产量势瓶颈提供了突破性资源。”座谈会上，中国工程院院士、中国农业科学院党组副书记吴孔明表示，未来，要加快创制一批具有自主知识产权的核心材料，为实施落实好‘藏粮于技’重大科研任务、为打赢种业翻身仗提供科技支撑。
“下一步，希望将更多科技成果尤其是原创性成果应用到我国小麦育种和生产中，通过科企合作、联合开发，促进成果落地生根，促进农民增产丰收。”钱前说。
