植入“抗病程序”，小麥“癌癥”攻克了

植入“抗病程序”，小麥“癌癥”攻克了

江蘇農(nóng)科人員解決世界性難題，抗赤霉病新品小麥今秋將在長江中下游推廣

眼下，江蘇麥收進度過半，豐收可期。

談起小麥，農(nóng)民最擔心被稱為小麥“癌癥”的赤霉病。這種病不僅會導致小麥大幅減產(chǎn)甚至絕收，產(chǎn)生的毒素還會影響人畜健康，是“優(yōu)糧”變“等外糧”元兇之一。

令人高興的是，江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學研究所小麥育種專家高德榮帶領(lǐng)科研團隊持續(xù)攻關(guān)，成功選育抗赤霉病、高抗白粉病“雙抗”優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)新品種“揚麥33”，綜合表現(xiàn)突出，已經(jīng)通過國家農(nóng)作物品種審定委員會審定，今年秋播期間將在長江中下游赤霉病重發(fā)地區(qū)推廣，有望成為新一代主導品種。

利用分子育種技術(shù)攻克世界性難題

“在我國小麥種植區(qū)，普遍采用化學方法來防治赤霉病，有時多次噴灑農(nóng)藥仍達不到預期效果，還增加成本，影響生態(tài)環(huán)境。”高德榮說，20世紀90年代，研究所的科研團隊育成一批中抗赤霉病的小麥品種，其中“揚麥158”是當時抗性最好的品種，在長江中下游麥區(qū)年推廣面積達2000萬畝以上，有效緩解了赤霉病的發(fā)生。

然而，隨著氣候變化、小麥播期推遲等影響，赤霉病日益頻發(fā)，中抗赤霉病品種已不能滿足生產(chǎn)需求，急需選育出高抗小麥新品種。此前未見有高抗赤霉病品種大面積推廣，高德榮帶領(lǐng)團隊下決心啃下這塊“硬骨頭”。

科研人員在研究了小麥品種（系）和各類種質(zhì)資源的赤霉病抗病基因組成后發(fā)現(xiàn)，“揚麥”品種對赤霉病表現(xiàn)出較好的抗性，但多數(shù)并不攜帶世界范圍內(nèi)廣泛使用的抗性基因Fhb1。“我們采用品種間雜交的方法，將Fhb1基因?qū)?lsquo;揚麥’遺傳背景，聚合現(xiàn)有品種抗病基因，協(xié)同提高抗病性和豐產(chǎn)性。通過多組合、大群體選擇，終于育成抗赤霉病品種‘揚麥33’。”

2021年5月下旬，江蘇省農(nóng)業(yè)科學院專家組對“揚麥33”示范田進行評鑒，專家組經(jīng)過充分研討，認為不進行赤霉病化學防治的“揚麥33”示范田和防治一次的對照田，赤霉病發(fā)生程度差異并不顯著，均明顯低于中抗品種防治兩次的發(fā)生程度；“揚麥33”赤霉病抗性突出，同時兼抗白粉病等，綜合性狀優(yōu)良，實現(xiàn)了抗赤霉病與高產(chǎn)協(xié)同遺傳改良的重大突破，有望成為我國新一代主導品種。

“‘揚麥33’達到了目前全球赤霉病抗性最高等級，今年秋播預計推廣面積達到40萬畝，明年有望突破150萬畝。”江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學研究所所長李愛宏表示，自2012年以來，“揚麥系列”品種推廣面積達1.2億畝，新品種比對照品種平均每畝增產(chǎn)25公斤，總計增產(chǎn)糧食超過30億公斤。

新品種植入“抗病程序”抗性好產(chǎn)量高

種子是農(nóng)業(yè)的“芯片”，攻克小麥“癌癥”，在“芯片”里植入“抗病程序”是一良方。

高德榮介紹，“揚麥33”利用分子標記輔助選擇技術(shù)，實現(xiàn)了抗赤霉病主效基因Fhb1與來源于“揚麥”本身的抗赤霉病位點相結(jié)合，從而完成“抗病程序”的植入。

2021年，在江蘇省高郵市開展的大面積示范種植結(jié)果顯示，“揚麥33”未防治赤霉病的病穗率1.99%，平均嚴重度0.82，病情指數(shù)0.52；中抗對照品種“揚麥20”未防治赤霉病的病穗率13.18%，平均嚴重度1.91，病情指數(shù)8.7。“今年大田生產(chǎn)同樣表明‘揚麥33’即使不采取防治措施，其發(fā)病程度也輕于中抗品種防治兩次的發(fā)病程度。”高德榮說。

“揚麥33”攻克了抗赤霉病難高產(chǎn)問題，“身體”好產(chǎn)量也高。理論測產(chǎn)結(jié)果顯示，“揚麥33”示范田畝有效穗28.3萬，每穗粒數(shù)50.2粒，預估千粒重42克，理論產(chǎn)量達596.7公斤每畝。高德榮介紹，此前不少抗赤霉病材料雖然抗性達到要求，但農(nóng)藝性狀不理想，不利于育種利用，也無法在生產(chǎn)上推廣，比如莖稈過高易倒伏、生育期過晚導致遲收等。

“我們歷時十多年，反復開展田間試驗，終于使‘揚麥33’在保證優(yōu)良農(nóng)藝性狀的前提下，實現(xiàn)了赤霉病抗性與產(chǎn)量協(xié)同提高。”高德榮告訴記者，“揚麥33”在國家小麥良種聯(lián)合攻關(guān)兩年度大區(qū)試驗中平均比對照增產(chǎn)5.18%，在2019-2020年度生產(chǎn)試驗中平均較對照增產(chǎn)5.74%，居參試品種第1位，增產(chǎn)點率100%，實現(xiàn)了抗赤霉病同時又能獲得高產(chǎn)的重大突破。

此外，受訪專家介紹，“揚麥33”籽粒硒含量高于其他小麥品種，穩(wěn)定性好，具有較高營養(yǎng)價值，適應人民群眾對健康食品的需求。

由“經(jīng)驗育種”向“精準育種”轉(zhuǎn)變

農(nóng)業(yè)農(nóng)村部小麥專家指導組組長、揚州大學農(nóng)學院教授郭文善介紹，多年來，小麥赤霉病在長江中下游和黃淮小麥產(chǎn)區(qū)高發(fā)，年發(fā)病面積超過1億畝。高德榮告訴記者，“揚麥33”已在江蘇、安徽、湖北和浙江等地示范種植，目前田間抗病性和豐產(chǎn)性表現(xiàn)突出，今年秋播期間將在長江中下游赤霉病重發(fā)地區(qū)推廣。

小麥育種由“經(jīng)驗育種”向“精準育種”轉(zhuǎn)變。中國工程院院士張洪程認為，“揚麥33”的育成為抗赤霉病改良做出了貢獻，鞏固了我國抗赤霉病育種在國際上的領(lǐng)先地位。中國農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院副院長倪中福表示，“揚麥33”利用分子育種技術(shù)手段加強各類抗性基因聚合，大幅度提高育種效率和性狀改良精準性。

受訪專家介紹，“揚麥33”主要實現(xiàn)了在保證優(yōu)良農(nóng)藝性狀的前提下將公認的抗赤霉病主效基因與來源于揚麥本身的抗赤霉病位點相結(jié)合，使赤霉病抗性與產(chǎn)量協(xié)同顯著提高。同時，“揚麥33”還利用分子育種技術(shù)導入了抗白粉病基因Pm21，實現(xiàn)高抗白粉病，可減藥增效，生態(tài)效益突出。

在高德榮看來，當前我國糧食生產(chǎn)向現(xiàn)代化邁進過程中，一家一戶小生產(chǎn)對農(nóng)藥、化肥等投入成本意識不強，更關(guān)注產(chǎn)量。但家庭農(nóng)場、種植企業(yè)等不僅關(guān)心產(chǎn)量，更關(guān)注成本投入、生產(chǎn)風險，要求品種抗病抗逆性強、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)和節(jié)本高效，更有利于良種普及。他認為，持續(xù)提高小麥抗病抗逆性，提高農(nóng)民種糧效益，助力保障國家糧食安全，是農(nóng)業(yè)科研工作者應盡職責，他將踔厲奮發(fā)、繼續(xù)探索。（記者趙久龍、陳席元）