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把水稻种子送上太空 航天生物育种助力广东优质稻育种进步


来源:凤凰网广东综合

优质、高产、广适水稻新品种的不断突破是确保国家粮食安全、社会稳定的关键所在。由华南农业大学教授陈志强领衔的国家植物航天育种工程技术研究中心(以下简称“中心”)科研团队聚焦农业生产和市场需求,开创水稻航天生物育种新途径。

粮安天下、种铸基石。优质、高产、广适水稻新品种的不断突破是确保国家粮食安全、社会稳定的关键所在。由华南农业大学教授陈志强领衔的国家植物航天育种工程技术研究中心(以下简称“中心”)科研团队聚焦农业生产和市场需求,开创水稻航天生物育种新途径。2001年以来,“中心”在国家863计划、国家重点研发计划、广东省高水平大学建设等项目资助下,项目团队在水稻航天生物育种共性关键技术创新、优异水稻骨干亲本创制及重大新品种选育应用方面取得显著成效,共获得国家发明专利22项、植物新品种保护权32项;培育优质、高产、高抗水稻新品种43个46次通过各级品种审定、其中获认定超级稻品种4个,新品种在广东及华南稻区大面积推广应用近5000万亩。先后获广东省科技奖一等奖2项、教育部高等学校优秀成果科技奖二等奖1项、全国农牧渔业丰收奖二等奖1项、广东省农业技术推广奖一等奖4项等重要奖励,为广东优质稻育种进步和优质粮食生产做出重大贡献。

勇于开拓 开创引领中国水稻航天育种发展

空间环境具有高真空、微重力、弱磁场及复杂辐射等特点。中国是目前世界上掌握航天器返地技术的三个国家之一,也是首创利用航天技术进行作物诱变育种的国家。随着载人航天工程的稳步推进,中国将于2020年前后建成长期在轨运行的载人空间站,载人空间站专门设计的舱外暴露辐射装置为空间诱变因素的高效利用提供重要平台。航天诱变技术在有效创造特异突变基因资源和培育作物新品种方面已经显示出重要的作用,成为新兴交叉学科的重要组成部分。《国家农业科技发展规划(2006-2020)》把“重点研究动植物遗传种质资源保护与利用技术,应用常规技术、转基因技术、分子定向育种技术以及航天诱变育种技术等,培育动植物新品种”列为重点任务。《国家发展改革委办公厅关于推进航天工程育种技术及产业发展有关问题的通知》中明确指出“要将航天工程育种纳入战略性新兴产业的规划进行统筹安排”。加强植物航天生物育种共性关键技术研发与产业化,创造具有重大应用价值的新种质,培育高产优质多抗高效植物新品种,对确保国家粮食安全、生态安全和促进农民增收具有重大战略意义。

自1996年以来,陈志强教授领衔的研究团队,率先瞄准空间诱变这一新兴育种技术,紧密结合中国航天工程计划,利用高空气球、返回式卫星、神舟飞船等开展水稻空间搭载试验,二十年如一日,持续聚焦关键技术、优异种质、重大品种研究,不但提升了华南农业大学水稻育种水平,而且带动国内科研合作单位共同进步。航天育种的独特优势得到了国家及省部重大科技行动的大力支持,国家植物航天育种工程技术研究中心先后牵头组织“十五”、“十一五”国家863计划水稻航天育种课题、“十二五”863计划主题项目《植物空间诱变与细胞工程育种》、“十三五”国家重点研发计划水稻空间诱变课题、“十三五”广东省重点领域研发计划现代种业重大项目。通过各级各类重大项目的支持,国家植物航天育种工程技术研究中心与中国科学院近代物理研究所、国家杂交水稻工程技术研究中心、中国水稻研究所、广东省农科院水稻所、福建省农科院水稻所、江西省超级水稻研究发展中心、四川省农科院生物技术核技术研究所等国内优势科研单位建立了紧密的合作关系,精诚团结、共同进步,在诱变理论、突变筛选方法、新品种培育方面开展全链条协作攻关,全面促进航天育种服务现代农业发展的能力。

袁隆平院士与陈志强教授座谈

锐意进取 全面提升水稻航天生物育种科技创新能力

在陈志强教授领导下,项目团队首次将空间诱变、重离子诱变、高通量基因分型与传统育种技术集成创新,率先提出“多代混系连续选择与定向跟踪筛选”核心学术思想,构建了“高通量+精确+工程化”水稻生物育种高效技术体系,实现水稻生物育种“特异种质源头创新→重要性状定向筛选→目的基因高效鉴定”高效衔接,创建了一批矮秆型、优质型、丰产型突变体,定向育成一批多基因聚合的重要恢复系和骨干亲本应用于育种计划,同时一批优异新种质为全国多个育种单位所引进,缓解了中国当前水稻优异种质资源匮乏局面,促进了中国水稻育种进步。研究团队在关注重大品种选育及产业化应用的同时,也高度重视空间诱变机理及重要农艺性状的遗传解析工作,将理论研究与育种实践紧密结合,在品质、抗性等性状的分子机理研究工作上取得重要进展。

水稻空间诱变高效育种技术体系

生物育种关键技术的创新和优良多基因新种质的创建,直接推动项目组在特优质、高抗病、超高产新品种综合性状取得全面突破。华航一号是中国第一个通过国家农作物品种审定的水稻航天诱变新品种,该品种外观品质一级;培杂泰丰是中国第一批超级稻认定品种,连续多年被广东、广西、江西确定为主导品种,该品种高产稳产、米质优、适应性广,在华南稻区得到大面积推广应用;华航31 号米质达国标优质2 级、高抗稻瘟病、耐肥抗倒、耐寒性强、适应性广,2015 年通过农业部超级稻品种认定,从2011 年至今为广东省农业主导品种,并在广西、江西等南方稻区大面积推广种植;宁优1179株型中集,穗大粒多,抗倒力强,米质达国标优质一级,高抗稻瘟病,实现了广东省在国标优质一级三系杂交稻选育方面的突破;Y 两优1173品质优良、高抗稻瘟病,百亩示范方平均亩产达到751.7 公斤/亩,创造了广东省双季稻区单季产量的最高水平,2016年通过农业部超级稻品种认定;五优1179丰产性突出,品质优良,高抗稻瘟病,百亩示范方平均亩产达到732 公斤/亩,2018年被认定为超级稻品种。

优质超级稻品种系列

在广东特色优质品种选育方面,研究团队先后选育“华航丝苗”、“金航丝苗”、“华航48号”、“华航57号”、“江航丝苗”等国标优质一级丝苗型品种在广东得到大面积推广应用,其中华航48号米质为国标优质1级、省标优质1级,在广东丝苗米产业联盟组织开展的优质稻食味品质鉴评中获第3名,高抗稻瘟病,适宜轻简化和机械化栽培,具有广阔的市场前景。

国标优质一级品种系列

精诚团结、心系三农 推进水稻航天育种成果全面产业化

陈志强教授有一个原则,就是坚持“从农民中来”。他说:“农民、农村基层技术工作者是我们学习的老师”;“水稻品种是不是优良,不是育种研究人员说了算,而是农民说了算!”。在陈志强教授领导下,项目团队精诚团结、刻苦耐劳,长期活跃于农业科研及生产第一线,利用航天育种成果解决农业生产实际问题,将科研成果从“实验室”推向“千家万户”。项目组形成了一个以遗传育种为核心,栽培农艺和市场推广多学科相结合的大团队。通过与种业、米业企业的合作,实施“科技+政府+企业+基地+大耕户”的产业化创新模式,确保成果在推广过程中“品种到位、技术到位、人员到位、宣传到位”和“示范一小片,辐射一大片”。多年来,项目团队累计在梅州、潮州、新会、韶关、江门、恩平、开平、肇庆、阳江、兴宁、龙门等市县以及华南稻区设立高产高效示范点56个,同时结合地方政府和依托单位举办的“科技下乡”、“ 科技直通车”、“科技特派员”等科技服务活动,团队成员常年活跃于主产区,结合精准扶贫工作送种送技术上门,又促进农户与米业企业的订单式合作,实现三方共赢,有力地提升水稻生产效益。

陈志强教授与助手在田间工作

据不完全统计,2001年以来,国家植物航天育种工程技术研究中心培育的新品种在华南稻区推广应用5000多万亩。由于产业化效果显著,中心先后获得广东省农业技术推广奖一等奖、全国农牧渔业丰收奖等奖励5项;陈志强教授先后获全国优秀农业科技工作者、全国农业科技推广标兵、广东省五一劳动奖章等殊荣,并于2018年获得“中国航天育种三十年十位重要贡献人士”荣誉。

陈志强教授在广东省科技奖及五一劳动奖章颁奖现场

天地之间有良种,是以陈志强教授为核心的航天育种研究团队的希望与追求。“手把青秧插满田,低头便见水中天;六根清净方为稻,退步原来是向前。”这幅挂在航天育种中心的诗句,恰当地反映了陈志强教授及其研究团队对于事业和人生的态度。

国家植物航天育种工程技术研究中心科研团队

[责任编辑:刘俞]

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