第5代(5G)作物育种技术体系

全球人口激增、气候持续变化、土地资源退化、生态环境污染等诸多问题给世界农业带来了巨大压力。作物育种技术的进步为粮食产量的增加作出了重要贡献,是解决世界农业困局和保障世界粮食安全的核心关键。但是近30年来的水稻单产增长缓慢,对农作物育种技术的改进和提高提出了新的要求。因此,需要研究和开发更加有效的育种技术体系。根据国内外的有关文献和作者的海外经历,简要回顾作物育种技术的现状及趋势,重点介绍第5代(5th Generation=5G)作物育种即智能育种技术系统。

中国水稻百年育种的一些标志性品种

在中国水稻百年育种史上,水稻育种工作者根据不同时代的需求,培育出了一系列的优良品种在生产上推广应用,基本解决了人民的吃饭问题。1919—1949年期间,培育出了我国第1个大面积推广品种中大帽子头,世界上第1个具有野生稻血缘品种并开创国内水稻杂交育种先河的中山1号,以及推广面积最大的改良品种南特号。1950—1979年期间,培育出了以“绿色革命”为标志的矮脚南特、珍珠矮11、广陆矮4号、桂朝2号等为代表的矮秆耐肥的高产水稻品种。1973年以袁隆平领导的全国水稻杂优利用协作组成功实现了籼型杂交水稻的三系配套,开始杂交水稻的产业化应用;此期间培育出了高产杂交水稻品种南优2号,1978年推广面积达到297.9万hm^(2)。1980年以后,育成了常规稻品种浙辐802、杂交水稻品种汕优63、超级两系杂交水稻品种两优培九等。进入21世纪,育成以超级稻品种甬优系列品种、Y两优1号等为代表的高产品种,以中嘉早17为代表的优质高产多功能水稻成为我国稻区的主导品种。展望未来,随着人民生活水平的提高,培育具有健康、环保等特性的优质高产多功能品种将成为水稻育种家的主攻方向。

中国水稻百年育种的一些关键基因

水稻育种就是培育具有新的或者改良性状的品种。而育种的本质,就是聚合有利基因或有利基因型集合。回顾我国百余年的水稻育种,每次跨越式突破,都是一些核心基因发挥了关键性作用。半矮秆基因sd1、野败细胞质雄性不育基因WA352及恢复基因Rf3和Rf4、光温敏核不育基因pms3或温敏核不育基因tms5的发掘和利用分别导致了中国水稻育种的三次跨越式突破——矮秆水稻的育成、三系法杂交水稻和两系法杂交水稻的发明。当前正在研究的一些关键基因,例如Pi-n、Wx、ALK、Chalk5、fgr、S5-n在抗病、优质、籼粳亚种间杂种优势育种上也表现出良好结果。因此,作者预测将来的抗除草剂、抗虫、耐热、耐冷、抗倒、耐盐碱等育种必将由一些关键基因(家属)的发掘和利用所推动。

中美转基因作物产业化最新进展

转基因作物的种植带来了巨大的政治、经济、社会和生态效益。美国作为世界上最大的发达国家,种植了全球转基因作物种植面积的近40%,主要农作物普及率达90%以上,获得了全球50%以上的经济效益。中国作为世界上最大的发展中国家,从1998年开始种植转基因棉花,种植面积仅占全球转基因作物种植面积的2%~4%。参考了美国农业统计服务局(NASS)美国转基因作物商业化种植数据及国际农业生物技术应用服务组织(ISAAA)1996-2019年间全球转基因作物商业化种植数据,概述了全球转基因作物商业化种植现状,分析了美国及中国转基因作物商业化发展趋势,展望了我国转基因作物商业化发展前景。随着2022年转基因作物监管政策的明朗化和转基因玉米大豆品种审定标准的具体落实,我国的转基因作物产业化必将迎来一个跨越式的发展。

浅谈农作物育种的基本要点

概括了作物育种的核心基本要点,将其归纳成“一个目标、两个亲本、三类技术、四门理论、五级测试、六大方法、七段历史”。掌握了以上有关作物育种的“一二三四五六七”,对作物育种就有了一个清晰的思路和一个坚强的理论基础,在育种实践中必将获得良好的成效。

杂交水稻育种的新赛道

回顾了国内外早期关于水稻雄性不育性研究的关键突破,简要概述了水稻雄性不育性的遗传机理和分类,统计了近50年来我国育成审定的各类不育系及对应的杂交种数量,认为水稻亚种内品种间杂种优势利用遭遇“天花板”效应,指出亚种间杂种优势利用即籼粳交杂交种是杂交水稻育种的新赛道。籼粳交杂交种基于母本的不同有“粳母籼父”和“籼母粳父”两种模式,“三系法”BT型“粳母籼父”模式已由宁波市农业科学院率先突破,“籼母粳父”模式及其他“粳母籼父”模式基本上属于空白,是杂交水稻育种的新赛道。

全球种业发展的大趋势

近10~20年来,全球种业呈现发展高速化、扩张资本化、投资私有化、成果专利化、经营全球化、市场垄断化、产业多元化、服务综合化、技术精准化、分工精细化、作业自动化、管理信息化等12大趋势,种业已经由传统的种植业演变成了技术密集型、资本密集型、人才密集型、市场垄断型、经营全球化的高新技术产业.