人民日报 | 玉米育种跑出“加速度”

      引题：国家技术发明奖二等奖“玉米单倍体育种高效技术体系创建及规模化应用”

      

      

      

      本报记者  蒋建科

      

      玉米品种是一般由两个亲本纯合自交系组配而成的杂交种，一般需要8个世代以上连续自交才能获得纯系。这个方法虽然容易操作，但周期长、速度慢。因此，如何研发出快速而先进的玉米育种技术成为焦点。由中国农业大学教授陈绍江联合李建生、刘晨旭、才卓、黎亮和段民孝等国内骨干研究单位的专家，通过长期协同攻关，终于研发成功玉米单倍体育种高效技术体系，只需2个世代即可获得育种所需纯系，让玉米育种跑出“加速度”。

      

      陈绍江介绍，染色体是遗传物质的载体，一般情况下，植物细胞二倍体的染色体成对存在，而单倍体的染色体成单存在。单倍体虽然可以生长但一般高度不育，难以获得种子，而通过特殊技术让染色体加倍使其“脱单”，恢复至正常的二倍体状态，就能产生DH（加倍单倍体）纯系种子，进一步即可作为育种材料培育新品种，所以单倍体技术又称为双单倍体技术或DH技术。

      

      自然出现单倍体的概率太低，难以达到育种需求。为此，科学家先后尝试了多种单倍体技术路径，虽取得了一定进展，但因操作复杂、易受遗传背景影响等，限制了广泛应用。

      

      团队主攻方向是杂交诱导单倍体快速育种技术。该技术的基础是上世纪50年代发现的原始玉米诱导材料，利用诱导材料花粉与其他玉米杂交后，杂交当代果穗上就可产生一定比例的母本单倍体种子。该技术涉及单倍体诱导、鉴别和加倍三大环节，技术瓶颈首先是原始诱导系的诱导率很低，且单倍体诱导的遗传基础不明确；其次是杂交诱导当代籽粒中，单倍体少且与二倍体随机出现，通常依赖原有颜色基因标记进行挑选，但不易准确区分，需要寻找稳定可靠的高效鉴别标记系统；最后是自然条件下，单倍体一般高度不育，繁殖困难。

      

      针对这些问题，团队聚焦高效技术的体系化研发，取得了覆盖全技术链的创新成果。在单倍体诱导系创制方面，通过创新表型选择方法、发明分子标记辅助选育方法，先后培育了三代单倍体诱导系，将单倍体诱导效率提高到20%以上，不仅开启了我国单倍体育种的先河，也为单倍体育种技术的规模化应用提供了核心材料。团队还成功克隆2个关键诱导基因，解析了诱导的遗传基础，占领了技术制高点，而且通过跨物种验证，为不同作物单倍体快速育种技术的创建开辟了新路径。

      

      在鉴别和加倍技术方面，基于前期研究发现的籽粒油分花粉直感现象，团队在国际上率先提出利用杂交当代遗传效应进行单倍体鉴选的技术原理，并由此发明了基于籽粒油分标记的单倍体籽粒筛选方法，合作开发了全自动单倍体籽粒鉴别装备，实现了单倍体籽粒高通量、自动化鉴别。团队还进一步发明了单倍体幼胚鉴别加倍一体化组培方法，实现了快速高效的工厂化大规模DH纯系创制。

      

      育种实践是技术价值的试金石。团队通过技术培训和科企合作，在国内数十家玉米种子骨干企业建立了单倍体育种技术平台，大幅提高了企业育种研发的效率。同时，大批DH纯系创制和杂交种的育成及大规模推广，为我国玉米增产增收注入了新的动能。

      

      这项成果凝结着几代科研人员的持续努力，以及完成单位之间的精诚合作。陈绍江表示，将玉米单倍体育种的成功经验拓展到更多作物是团队下一步攻关的方向。未来，希望创建通用型跨作物单倍体快速育种技术体系，为我国种业科技创新贡献力量。