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孙培田甘蓝育种堪忧种质材料靠吃"老本"
新闻来源:中国科学报  发布日期:2014/10/17  浏览量:798

 甘蓝是世界卫生组织曾推荐的最佳蔬菜之一。自上世纪60年代初,甘蓝新品种选育及育种技术的研究被农业部提上日程,至今依然是国家重点科技项目。中国工程院院士方智远主持的甘蓝育种课题组培育出的近30个甘蓝新品种,已在全国28个省市自治区大面积推广,约占全国甘蓝种植面积的60%以上。

近年来,甘蓝育种目标和育种方法均有所改变。基因导入、游离小孢子培养、分子标记等生物技术的引入,也给常规育种带来一定的影响。

我国甘蓝育种处于怎样的现状?未来发展如何?中国农业科学院蔬菜花卉研究所甘蓝育种专家孙培田在接受《中国科学报》记者采访时,就以上问题作出了分析。

育种历程:

从利用甘蓝自交不亲和系途径育种到甘蓝显性雄性不育系途径育种

孙培田回忆说,上世纪五六十年代,我国华南地区种植的甘蓝主要是从日本进口的中晚熟品种——"黄苗"。一开始情况还好,后来外商开始刁难,种子的质量和数量都无法得到保障。上世纪60年代初,农业部下达任务,要做好"黄苗"的繁育工作,最初是以服务生产为主。山东农学院教授李家文担任项目的牵头人,在方智远的带领下,经过几年的南选北繁等系列工作,基本解决了华南地区种植"黄苗"甘蓝种子的自给问题。

上世纪70年代采用自交不亲和系途径育种。当时国外(欧、美、日等国家和地区)已经掌握这项技术要领,但是对中国严格保密。为了培育优良的甘蓝一代杂种,甘蓝育种课题组在方智远领导下,经过几年艰苦努力,于1973年育成我国第一个甘蓝一代杂种——以"黄苗"和上海的"黑叶小平头"为亲本的"京丰一号"。

他追忆说,课题组一方面在实验地里作研究,另一方面在基地反复进行试验,其间也走了不少弯路。"京丰一号"采用自交不亲和系制种,父母本花期基本一致,制种产量稳定,满足了国内甘蓝生产对种子的需求。1976年,课题组又利用我国早熟甘蓝材料成功育成"报春",克服制种花期不遇问题,解决了国内对早熟甘蓝种子的需求,使我国甘蓝生产提升到一个新水平。

继"京丰一号"之后,甘蓝课题组先后培育了早、中、晚熟配套的7个系列品种,并于1985年获国家科学技术发明奖一等奖,1991年、1998年两次获国家科技进步奖二等奖。

自交不亲和系制种存在的问题是种子杂交率难以达到100%。上世纪90年代,甘蓝课题组在研究甘蓝雄性不育的基础上,在国内外首创甘蓝显性雄性不育系育种技术,培育出"中甘21"等显雄性不育的早熟品种。

迄今为止,甘蓝课题组利用雄性不育系培育出甘蓝新品种近30个。

中国农业科学院蔬菜花卉研究所甘蓝组主持了全国甘蓝的区域试验,通过三年的品种区域试验和生产示范,再进行推广,由此明确了不同甘蓝品种的适应地区,方便菜农利用适于当地生产的甘蓝新品种致富。

近年来,蔬菜花卉研究所在全国设立了十余个甘蓝新品种试种、示范基地,几十个良种销售网点,更有利于甘蓝新品种的示范推广和更新换代,使菜农更快发家致富。

2000年退休后,孙培田主要关注如何提高甘蓝一代杂种的制种产量。每年他都会去北京郊区及山东、河南等基地考察。据他介绍,要提高甘蓝制种产量,就必须充分利用当地有利于甘蓝开花、授粉的气候条件,采取一些技术措施,促使晚开花的组合早开花、多开花,提高甘蓝制种的种子产量。

常规育种储备能力堪忧:

生物技术与常规育种结合还有一定距离

"农业育种发展的总趋势,包括粮食作物在内,是在走下坡路。"孙培田指出,常规育种发展面临的大问题,是人才储备和资源的搜集及创新问题。现在培育出的新品种,都是上世纪50~70年代大学毕业的育种专家培育出来的。

"80后""90后"的年轻人多忙于生物技术方面的研究和带研究生,以利于发表论文、晋升职称。孙培田说搞常规育种工作艰苦,3~5年难以育成有成效的新品种,想尽快晋升自己的职称是不可能的。

孙培田表示如果不让农学专业的研究生作生物技术方面的研究,搞常规育种研究在三年内很难完成毕业论文。研究生写篇论文,必须要有生物技术作点缀,否则不可能发表在核心期刊上。这就使年轻的育种家不得不重视生物技术方面的研究。

"生物技术与常规育种结合,还有一段较长的距离。"孙培田介绍说用生物技术作小孢子培养,多数是从f1的花蕾上取单核靠边期花粉培养,经过几十天的精心培养出现胚状体,直至最后出现幼苗,定植到露地。"植株表现千奇百怪,就是没有符合育种目标要求的植株。"

他举了个例子:某研究生用一个花球上长有小叶片的青花菜和一个几乎每个叶片都有分枝的材料杂交,用f1作小孢子培养,想获得花球完美、无小叶片、分枝又少的青花菜新品系。但在秋季定植在露地的800余株dh系中,没有一株符合育种目标要求。

"常规育种告诉我们,一般从f1分离需要6~8代,才能得到自交系。而在f2、f3代的分离中,要用200~300株的群体,按照育种目标严格要求,百里选一。这就是说需要淘汰97%~98%的非中选植株,再经过几代的精心选育,才能选出贴合生产实际需要的品种。"

他解释说,生物技术育种绝大多数采用f1代作小孢子培养,培养出的dh系属于常规育种98%~99%的淘汰类型,真正符合育种需求的几乎没有,成本极高。而f3、f4是从大量群体中筛选出来的。"从f3、f4代作小孢子培养,dh系苗不说百分百符合育种目标,起码有更多小孢子苗是需要的选择对象。再经过1~2代的自交对比,就成了稳定的自交系。"

年轻人集中精力作生物技术研究和带研究生,也导致育种工作者不完全熟悉育种材料的特征特性。对此,孙培田分析:"为了完成育种目标,试配组合就要照顾到方方面面,铺的面就宽了。种植面积特别大,无形中增加了工作量,失去了重点。对每个品种苗期、莲座期、结球期的生长状况,印象就不深了。"

"在我们那时候,试验地种上三五百份材料,每周总有两三天在地里转,观察、记载全凭脑子记忆,重点明确。现在有数码照相机记录,但真正能坚持这么做的也不多。"孙培田认为,只有对材料熟悉了,才能更好地加以利用。

他表示,常规育种需要几千份、上万份种质资源材料,出过力的老材料不可能再创造新的奇迹,必须增加新的种质资源材料。"利用老材料翻来覆去地配组合,很难育成适应新形势的高产品种。"

国外种子公司有自己的研究基地和研究人员,并不是为当前急需而选育新品种,而是根据国内外生产发展需求,考虑5年、10年后的育种目标。相比之下,国内种子公司不具备研发能力,后备储备能力较弱。目前国内提倡"民营育种",支持和鼓励民营种子企业开展商业化育种。

不过孙培田指出种质资源很难保存,需要采用超低温冷库,几年、十多年更新一次。就这点来说,民营企业很难做到。育种技术、育种方法及应用技术与应用基础等研究也还需要国家农业科研单位来完成。(中国科学报)

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