2019-04-03 09:14:01 李麗穎
大豆是我國重要的植物油脂和蛋白質(zhì)來源，但大豆生產(chǎn)上疫霉根腐病、灰斑病和干旱/鹽堿等危害嚴(yán)重，大豆品種油分含量低，優(yōu)異種質(zhì)資源發(fā)掘滯后，高油、抗病新種質(zhì)創(chuàng)制難度較大等問題一直困擾著大豆產(chǎn)業(yè)。從上世紀(jì)九十年代起，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所研究員邱麗娟帶領(lǐng)團(tuán)隊開展大豆優(yōu)異種質(zhì)挖掘、創(chuàng)新與利用攻關(guān)，歷時20余年，在優(yōu)異種質(zhì)挖掘、抗逆、高油等重要性狀QTL/基因發(fā)掘，抗病優(yōu)質(zhì)新種質(zhì)創(chuàng)制，新品種培育和推廣利用方面取得顯著成效。1月8日，邱麗娟研究員作為第一完成人，帶領(lǐng)團(tuán)隊完成的“大豆優(yōu)異種質(zhì)挖掘、創(chuàng)新與利用”項目獲得國家科技進(jìn)步二等獎。
數(shù)量居首位卻非研究利用強(qiáng)國
我國是大豆起源國，國家種質(zhì)資源庫內(nèi)保存3萬多份大豆資源，數(shù)量位居世界首位，卻不是研究和利用的強(qiáng)國。邱麗娟看在眼里，急在心里。
要想高效發(fā)掘急需的優(yōu)異資源，就必須構(gòu)建大豆核心種質(zhì)，為此，邱麗娟帶領(lǐng)團(tuán)隊成員一起爭分奪秒。比如他們?nèi)ト珖鞯厝悠?，?jīng)常第一天晚上從北京坐火車出發(fā)，第二天白天到達(dá)后頂著烈日取樣品，晚上再坐車回京，第三天早晨回京后就直奔辦公室繼續(xù)工作。邱麗娟回憶說：“在構(gòu)建大豆核心種質(zhì)期間，夕發(fā)朝至是當(dāng)時的工作常態(tài)。這樣既可以省住宿費，又節(jié)省了時間，何樂而不為？”
當(dāng)時，如何用分子方法構(gòu)建核心種質(zhì)，沒有可參考的方法，邱麗娟指導(dǎo)學(xué)生探索用不同方法對SSR標(biāo)記進(jìn)行篩選，提出了核心引物的概念，并首次將資源結(jié)構(gòu)分析應(yīng)用于資源分類，后來均被水稻、小麥等作物所參考和利用。由于用SSR標(biāo)記鑒定資源的份數(shù)比較多，當(dāng)時又沒有簡便快捷的方法，她每天都帶領(lǐng)研究生分析數(shù)據(jù)、協(xié)調(diào)進(jìn)度，既有檢測、又有質(zhì)量把關(guān)。通過不懈努力，邱麗娟首次提出大豆核心種質(zhì)構(gòu)建的最佳取樣策略，率先從庫存種質(zhì)資源中創(chuàng)建代表性強(qiáng)、遺傳多樣性豐富的核心種質(zhì)和應(yīng)用核心種質(zhì)，不但使我國國家種質(zhì)資源庫中的大豆種質(zhì)資源得到了系統(tǒng)的收集、儲存、分類和部分特性鑒定，而且為美國、日本和巴西的大豆核心種質(zhì)構(gòu)建，以及國內(nèi)外油菜、花生、綠豆等14種農(nóng)作物的核心種質(zhì)研究提供了借鑒。
更重要的是，因為核心種質(zhì)具有規(guī)模小，代表性強(qiáng)，遺傳多樣性豐富的特點，促進(jìn)了資源高效精準(zhǔn)鑒定，從中挖掘抗病、高油等優(yōu)異種質(zhì)149份，顯著提高了優(yōu)異資源評價和挖掘效率，為解決疫霉根腐病、灰斑病、鹽堿等危害，提升含油量等提供了豐富的育種親本資源。
構(gòu)建植物領(lǐng)域第一個泛基因組
為解決高效發(fā)掘優(yōu)異基因難的問題，邱麗娟帶領(lǐng)項目組協(xié)作攻關(guān)，從核心種質(zhì)中選擇代表性資源，進(jìn)行了從頭測序。她指導(dǎo)團(tuán)隊從不同角度對組裝的序列進(jìn)行檢測，通過協(xié)作，構(gòu)建了植物領(lǐng)域第一個泛基因組，全面揭示大豆基因組遺傳變異特征，為基因發(fā)掘和分子育種提供了信息和工具。
邱麗娟和她的團(tuán)隊利用優(yōu)異資源和核心種質(zhì)，挖掘抗病、耐鹽、高油等重要性狀QTL/基因占國內(nèi)外已發(fā)表相關(guān)性狀QTL的65.1%。包括72個貢獻(xiàn)率大于15%的主效基因。在國際上新命名了抗疫霉根腐病新基因Rps10，通過國際合作首次發(fā)掘產(chǎn)量相關(guān)基因GmTfl1（國際合作）耐鹽關(guān)鍵基因Gm？SALT3，為優(yōu)異基因型選擇提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。
在耐鹽基因發(fā)掘過程中，邱麗娟打破常規(guī)，將耐鹽性當(dāng)作質(zhì)量性狀進(jìn)行鑒定，并拓展了集團(tuán)分離分析方法，指導(dǎo)學(xué)生不僅構(gòu)建了兩個后代池，還構(gòu)建了兩個品種池，由于方法創(chuàng)新，僅篩選了100多個RAPD標(biāo)記就鑒定出緊密連鎖的標(biāo)記，為耐鹽基因GmSALT3克隆奠定了基礎(chǔ)。她帶領(lǐng)團(tuán)隊根據(jù)定位和克隆QTL開發(fā)實用分子標(biāo)記，通過雜交聚合，構(gòu)建變異廣泛的大分離群體，創(chuàng)制聚合至少3個QTL的新種質(zhì)8份。包括耐疫霉根腐病的CH19、多抗的中品03-5373等。利用新種質(zhì)培育出抗灰斑病、蛋白質(zhì)油分高達(dá)64.9%的蒙豆36等優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)品種，實現(xiàn)了抗性、品質(zhì)和產(chǎn)量的協(xié)同提高。
49個品種累計推廣面積超億畝
邱麗娟和她的團(tuán)隊創(chuàng)建的大豆種質(zhì)資源表型和基因型等信息高效共享平臺，為國內(nèi)140個（次）單位提供核心種質(zhì)和優(yōu)異資源4萬余份次，為克山1號、冀黃13等103個新品種提供了優(yōu)異血緣，據(jù)不完全統(tǒng)計，僅49個品種的累計推廣面積已達(dá)到1.26億畝，顯示了巨大的應(yīng)用潛力。
在邱麗娟的帶領(lǐng)下，項目組通過聯(lián)合攻關(guān)和協(xié)同創(chuàng)新，育成優(yōu)質(zhì)抗病新品種17個。其中國審品種6個，區(qū)域試驗對照品種7個，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部推介生產(chǎn)主導(dǎo)品種6個。17個品種平均含油量21.55%，超過國家高油品種標(biāo)準(zhǔn)21.50%，其中12個高油品種平均含油量為22.35%，最高達(dá)23.57%，比普通品種高3-4個百分點，抗一種或幾種逆境，解決了優(yōu)質(zhì)和抗逆協(xié)調(diào)改良的難題，2006-2017年累計推廣1.25億畝，新增社會經(jīng)濟(jì)效益97.82億元，在提高生產(chǎn)水平和實現(xiàn)農(nóng)民增收中發(fā)揮了重要作用。
項目外利用共享資源育成新品種103個，如利用中品661品種項目外培育冀黃13等19個新品種。項目外單位利用核心種質(zhì)創(chuàng)制了不育系基礎(chǔ)輪回群體，已納入到國家大豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系和“十三五”重點研發(fā)計劃研究內(nèi)容，被推介給全國三大主產(chǎn)區(qū)用于構(gòu)建基因庫，拓寬品種遺傳基礎(chǔ)，加速突破性新品種培育。大豆核心種質(zhì)和優(yōu)異資源的應(yīng)用潛力被進(jìn)一步擴(kuò)大，為推動我國大豆應(yīng)用基礎(chǔ)研究步入國際行列作出了重要貢獻(xiàn)。
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