顶层部署!“十四五”作物种质资源工作怎么干?

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作物种质资源是开展优良品种选育、促进作物科技原始创新的基础和源头,做好种质资源普查和保护是打好种业翻身仗的第一仗。

5月8日-9日,农作物种质资源保护与利用专项2021年度工作会在湖南长沙召开,中国农科院作科所及各作物种质资源库(圃)相关负责人,农业农村部种业管理司有关人员参会。会议总结了“十三五”期间作物种质资源保护与利用工作进展,并对“十四五”作物种质资源保护与利用工作进行了总体部署。

会议现场

会上,涉及种质保存、资源鉴定、育种应用等不同领域专家学者齐聚一堂,针对新形势下,作物种质资源保种工作如何开展,如何加强种质资源鉴定评价、提高种质资源利用效率等问题展开研讨,为做好下一阶段作物种质资源保护与利用工作出谋划策,探明方向

“种质资源的保护与利用,是全面打好种业翻身仗的关键。”会上,中国工程院院士刘旭指出,种质资源工作,要能够支撑作物育种,支撑种业发展及农业生产,支撑国民经济和社会发展。新时期内,要总结“十三五”时期的经验与不足,面向育种需求,加快种质资源精准鉴定,让种质资源可以为育种者所用,在生产中起作用,实现种质资源和遗传育种的相互衔接,推动种质资源高效利用。

中国工程院院士刘旭

保量更保质

产业意义和科学意义成衡量目标

如果说种业是农业的芯片,那么种质资源就是种业的芯片。

在生物技术高度发展的今天,种质资源已经成为一个国家重要的战略资源,也是衡量一个国家综合国力的指标之一。

据介绍,目前,我国长期保存种质资源52万份,居世界第二位。其中保存的28万份地方品种和野生资源,已经在野外、生产上消失或绝种。

“如果不是因为提前入库保存,这28万份资源将不复存在。”中国农业科学院作物科学研究所作物种质资源中心主任李立会指出,种质资源的收集保存,关系到国家的粮食安全和种业安全,意义重大。预计今年8月,国家作物种质资源新库将进入试运行阶段,库容量、保存方式、自动化、信息化程度将显著提升,可保存150万份种质资源,保存能力位居世界第一。

中国农科院作科所作物种质资源中心主任李立会

自2015年起,第三次全国农作物种质资源普查与收集行动全面展开。“截至2020年,行动已完成1616个农业县普查与征集、291个农业县系统调查与抢救性收集,征集与收集种质资源9.2万份。作物种质资源供需矛盾有效缓解,基本实现了有种可供,目前年分发11万份次,比2001年提高了17倍,保存资源利用率达到了51%。”李立会说。

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随着种质资源工作的长期有序开展,我国种质资源保存数量稳步提升,多样性日益丰富。“目前,大豆、油料、野生稻、野生花生、茶、红麻、大蒜、茶树、山葡萄、桑、枣、龙眼、枇杷、砂梨、荔枝、香饮料、红萍、烟草15类作物种质资源保有量居世界第一。”国家作物种质库主任卢新雄表示。

截至目前,第三次全国农作物种质资源普查与收集行动阶段性成效显著,已收集和新收集的种质如何妥善入库圃安全保存,如何实现资源和育种的有效衔接等已成为下一阶段的工作重点。

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对此,李立会表示,“十四五”作物种质资源保护与利用工作中,将着力解决一批关键问题。“收集、编目、更新、生活力检测、鉴定、创新等工作的‘份数’,不再作为衡量的唯一指标,而是将‘份数’代表的产业意义和科学意义作为主要衡量指标。”李立会表示,加强种质资源保护与利用,同步提升保种数量与质量,是今后开展工作的主要方向

据介绍,下一阶段,我国将加快推进《农作物种质资源管理办法》修订,进一步完善收集保护、资源登记、鉴定评价与种质创新、共享利用、国际合作交流等各项工作,确定一批国家级作物种质资源保护单位,确保种质资源的安全保存和有效供给,推进作物种质资源登记,推动作物种质资源事业高质量发展。

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面向农业生产和种业发展需求

实现资源、育种紧密衔接

对于育种工作者而言,优良育种材料短缺则意味着“无米之炊”。资源收集之后,如何实现资源和育种的紧密衔接,一直是育种家们关心的重点。

纵观我国作物育种历史,种质资源的重要性不言而喻。“解放后,通过系统普查,零散在我国各地的地方品种被收集上来,通过鉴定和利用,育成了我国第一代小麦品种,小麦产业的发展也上了新台阶。各种多抗种质的广泛应用,在抗赤霉病上也起到了很大作用。”从事育种几十年的小麦育种家、中国工程院院士赵振东坦言。

中国工程院院士赵振东

“要解决品种同质化的问题,我们非常渴望通过资源的利用来育成更多有突破性的品种。”赵振东指出,在一年两熟的耕作制度下,要实现高产、优质、早熟等育种突破,关键在于资源的突破。

“目前,最亟需解决的问题,就是可利用的、突破性种质资源的短缺,特别是光热水肥高效利用、多抗等种质资源的短缺。因此,在进行后期鉴定评价时,选择什么性状、什么材料去鉴定十分重要。”赵振东表示,资源研究、精准鉴定要向重点材料侧重,才能更加贴合育种和产业发展的实际需求。

“下一阶段,为支撑大、小宗作物产业发展不平衡的问题,针对水稻、小麦、玉米、大豆、棉花、油菜等大宗农作物,将聚焦农业生产和种业发展需要的重要性状,重点筛选、创制在育种上具有应用前景的优异种质或育种亲本,发挥各作物优异种质的品牌效应,逐步形成以种质资源为源头和中心,开创引领种业和产业发展新局面。”李立会说。

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在第三次全国作物种质资源普查与收集行动中,收集、保存了不少特色、特异的珍贵资源,应用前景十分广阔。近年来,以本次行动收集的优异种质为依托,一批符合农业生产及市场需求的新优品种选育成功并推向田间地头,正在推动各地农民增收、产业发展中发挥着重要作用,也为我国乡村振兴注入了源头活水。

以小麦-冰草创新种质作为育种材料,23个优势育种单位培育出高产、抗病、抗逆新品种9个,参加国家、省区试后备新品种24个,涵盖7个主产区;由郑州桃圃提供蟠桃品种苗木,通过高效栽培技术配套,实现新疆沙石地种植,亩产1020公斤,亩纯收入5000元以上,比当地种植普通桃收入增加一倍;甘肃陇南核桃研究所培育了“红核2号”新种质,打破了美国在红仁核桃育种方面的专利垄断地位;通过收集资源育成的猕猴桃品种“东红”,斩获果蔬界的“奥斯卡”——“Fruit Logistica创新奖”金奖,这是国内培育的猕猴桃品种首次荣膺国际大奖……

加快精准鉴定

摸清资源“本底”

我国种质资源丰富,但对于不少育种工作者来说,育种材料匮乏仍然是个“老大难”问题,原因在哪?

想要用好资源,先要摸清资源的‘本底’。”中国农科院作科所李英慧研究员指出,种质的抗病性如何,产量三因素表现如何,都要通过田间表型和基因型的精准鉴定来一探究竟。

精准鉴定有多重要?

我国小麦地方品种“望水白”是世界公认抗赤霉病最好的优异种质,但因产量不高,40年间仍未得到有效利用。“通过精准鉴定发现,决定该品种抗性突出的两个基因与产量性状呈显著负相关,这才找到了‘症结’所在。”李英慧介绍。

通过后续的遗传改良,目前已利用“望水白”培育出2个高抗赤霉病的小麦新品种,完成了优异种质向可利用亲本的转变。

“目前,我国存入库(圃)种质资源已全部完成基本农艺性状的鉴定及编目,但只有不到10%进行了初步精准鉴定。若要进行深入挖掘和利用,鉴定的广度和深度仍然不足。”李英慧指出,十四五期间,为加强种质资源的有效利用,将为已入库的52万份资源构建“分子身份证”,“精选”5.2万份进行精准鉴定后,将筛选出2200份以上最有利用价值种质进行功能标记,方便育种家按需选择和利用。同时,通过数据库的建立和应用,加速推进种质资源的有效共享。

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如何“精选”出这十分之一的精准鉴定对象?

“在挑选精准鉴定的目标时,需瞄准种业发展方向和实际生产需求。”李英慧指出,下一阶段,将着重选择在高产、耐荫、固氮、宜机、加工品质、抗主要病虫害和逆境等方面具有突出优势的种质资源,开展后续的精准鉴定,通过田间展示和“分子身份证”,育种家和企业可快速了解种质遗传信息,加快种质资源的利用效率。

“通过基因型、表型、环境、系谱等育种大数据发展和信息化技术,我国育种将有望实现从2.0到4.0时代的跨越,实现种业发展的弯道超车。”李英慧说。

2019年,农业农村部种业管理司出台了《关于开展种业“十四五”规划编制专题研究的通知》。中国农业大学农业规划科学研究所受山西省农业农村厅种业处委托编制山西省种业“十四五”规划专题研究报告,全面总结“十三五”期间山西种业取得的主要成效和发展经验,分析“十四五”种业发展面临的机遇与挑战,明确“十四五”时期山西种业的发展,带着这些任务中国农业大学农业规划科学研究所深入山西,深入调研。

他们深入山西,走过一个个种业企业,一片片基地,一处处现代化的育苗设施,一个关于山西种业“十四五”规划勾勒于三晋大地,落地于笔端,只为能让:山西种业继续创新并领跑中国,成为科技创新中最活跃的领域,继续培养出高产稳产、绿色生态、优质专用的新品种。