春耕春管上新了丨找回“丟失”的優異抗逆基因——探訪創制小麥抗逆材料的“國字號”重點實驗室
更新時間：2023-2-27 16:09:34 來源：大河網-河南日報
時政要聞
河南日報記者 劉曉波
2月25日，河南大學省部共建作物逆境適應與改良國家重點實驗室的試驗田里，麥苗青青如茵，水肥正通過滴灌帶汩汩流淌，為小麥根部輸送“營養餐”。
如果不是地上放置的標牌，你很難發現這塊麥田“大有乾坤”——15畝地種了3萬份寶貴的抗逆材料。
這些材料就是種質資源，被譽為種子的種子。“我省小麥常規育種全國領先，但要打破傳統育種天花板，實現產量與抗逆兼得，就需要發掘作物種質基因資源，培育出抗逆和高產優質的新品種。”河南大學農學院副院長、實驗室科研人員李浩介紹，在小麥馴化過程中，人們曾因過度追求某些性狀（如產量、面粉品質等）而“弄丟”了另一些重要基因，他們的工作就是找回“丟失”的優異抗逆基因。
試驗田緊挨著實驗室。實驗室步入式培養箱里，一株株節節麥的麥穗干癟細長，麥芒很短。李浩介紹，節節麥環境適應性特別強，一旦撒到麥田里，能長到1米多高。節節麥在農民眼里是“雜草”，但在科學家心目中卻是小麥遺傳改良的基因“寶庫”。
挑選優異基因的過程，就是成千上萬次比對試驗的過程。研究發現，節節麥里有4萬多個基因，其中1萬多個基因與現有小麥品種不一樣。通過節節麥與小麥雜交，將1萬多個基因分散到幾萬份小麥材料里，便實現了節節麥優異基因向小麥的轉移，進而創制出普通小麥的種質資源庫。在此基礎上，研究人員模擬鹽堿地、旱地等條件，在同樣的光照、濕度和溫度條件下，觀察不同植株的響應情況。
“篩選出的抗旱材料可以放到旱地里做田間試驗，如果抗旱性狀表現好，產量也不錯，說明這個材料有成為小麥新品種的潛力。如果產量表現不太滿意，也可以與現有高產品種聚合雜交，將抗旱材料的優異區段轉移到現有品種上，在高產穩產的同時，提高現有品種的抗旱抗逆性。”李浩解釋說，篩選出的抗逆材料既服務于育種生產，也可以通過基因測序，分析出哪些基因來自于節節麥，進而提高小麥育種基礎研究水平。
中國農科院作物所新鄉基地已經開始了這方面的嘗試。去年，實驗室篩選出了一些表現好的抗旱材料在基地試種。今年5月份，到小麥抽穗灌漿期便可以觀察這些材料的抗旱性狀以及產量等綜合性狀，然后通過大田試驗篩選出更優異的抗旱材料。
如今，實驗室已經創制出近10萬份節節麥衍生的種質材料。這些種質材料將成為我國小麥的重要原始創新資源庫，同時也能與全國乃至全球科研工作者共享。
“挖掘作物本身的生產潛能及抗逆性能，對于從本質上解決制約作物產量和抗逆性同步提高的‘瓶頸’至關重要。”實驗室主任宋純鵬表示，希望能盡快選育出高抗、穩產、高產的“智慧作物”，在不同生長環境的土地上開花結果，智慧地應對各種逆境脅迫，最終為培育具有自主知識產權的作物優良品種、從源頭上為保障國家種業發展和糧食安全作出貢獻。
記者手記
作為“國字號”實驗室以及“生物學”國家雙一流學科的關鍵機構，河南大學省部共建作物逆境適應與改良國家重點實驗室始終聚焦河南省及黃淮海地區的區域特點和作物逆境適應領域的重大科學問題開展科研攻關。肩負重大使命，實驗室里匯聚了農學、生物學、計算機學、大數據等方方面面的人才。
2023年中央一號文件提出，要深入實施種業振興行動，構建開放協作、共享應用的種質資源精準鑒定評價機制。河南大學省部共建作物逆境適應與改良國家重點實驗室創制小麥抗逆材料資源庫，相信在不久的將來，將培育出適應各種環境和土壤的“智慧作物”“超級種子”。借力“國字號”重點實驗室推動種業原始創新的同時，我省聚焦種質資源保護利用等六個主攻方向，推進國家生物育種產業創新中心、神農種業實驗室和中原研究中心建設，聚力打造國家級、國際化農業創新高地，加快建設種業強省，在國家“新一輪千億斤糧食產能提升行動”中貢獻河南種業力量。
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河南日報記者 劉曉波
2月25日，河南大學省部共建作物逆境適應與改良國家重點實驗室的試驗田里，麥苗青青如茵，水肥正通過滴灌帶汩汩流淌，為小麥根部輸送“營養餐”。
如果不是地上放置的標牌，你很難發現這塊麥田“大有乾坤”——15畝地種了3萬份寶貴的抗逆材料。
這些材料就是種質資源，被譽為種子的種子。“我省小麥常規育種全國領先，但要打破傳統育種天花板，實現產量與抗逆兼得，就需要發掘作物種質基因資源，培育出抗逆和高產優質的新品種。”河南大學農學院副院長、實驗室科研人員李浩介紹，在小麥馴化過程中，人們曾因過度追求某些性狀（如產量、面粉品質等）而“弄丟”了另一些重要基因，他們的工作就是找回“丟失”的優異抗逆基因。
試驗田緊挨著實驗室。實驗室步入式培養箱里，一株株節節麥的麥穗干癟細長，麥芒很短。李浩介紹，節節麥環境適應性特別強，一旦撒到麥田里，能長到1米多高。節節麥在農民眼里是“雜草”，但在科學家心目中卻是小麥遺傳改良的基因“寶庫”。
挑選優異基因的過程，就是成千上萬次比對試驗的過程。研究發現，節節麥里有4萬多個基因，其中1萬多個基因與現有小麥品種不一樣。通過節節麥與小麥雜交，將1萬多個基因分散到幾萬份小麥材料里，便實現了節節麥優異基因向小麥的轉移，進而創制出普通小麥的種質資源庫。在此基礎上，研究人員模擬鹽堿地、旱地等條件，在同樣的光照、濕度和溫度條件下，觀察不同植株的響應情況。
“篩選出的抗旱材料可以放到旱地里做田間試驗，如果抗旱性狀表現好，產量也不錯，說明這個材料有成為小麥新品種的潛力。如果產量表現不太滿意，也可以與現有高產品種聚合雜交，將抗旱材料的優異區段轉移到現有品種上，在高產穩產的同時，提高現有品種的抗旱抗逆性。”李浩解釋說，篩選出的抗逆材料既服務于育種生產，也可以通過基因測序，分析出哪些基因來自于節節麥，進而提高小麥育種基礎研究水平。
中國農科院作物所新鄉基地已經開始了這方面的嘗試。去年，實驗室篩選出了一些表現好的抗旱材料在基地試種。今年5月份，到小麥抽穗灌漿期便可以觀察這些材料的抗旱性狀以及產量等綜合性狀，然后通過大田試驗篩選出更優異的抗旱材料。
如今，實驗室已經創制出近10萬份節節麥衍生的種質材料。這些種質材料將成為我國小麥的重要原始創新資源庫，同時也能與全國乃至全球科研工作者共享。
“挖掘作物本身的生產潛能及抗逆性能，對于從本質上解決制約作物產量和抗逆性同步提高的‘瓶頸’至關重要。”實驗室主任宋純鵬表示，希望能盡快選育出高抗、穩產、高產的“智慧作物”，在不同生長環境的土地上開花結果，智慧地應對各種逆境脅迫，最終為培育具有自主知識產權的作物優良品種、從源頭上為保障國家種業發展和糧食安全作出貢獻。
記者手記
作為“國字號”實驗室以及“生物學”國家雙一流學科的關鍵機構，河南大學省部共建作物逆境適應與改良國家重點實驗室始終聚焦河南省及黃淮海地區的區域特點和作物逆境適應領域的重大科學問題開展科研攻關。肩負重大使命，實驗室里匯聚了農學、生物學、計算機學、大數據等方方面面的人才。
2023年中央一號文件提出，要深入實施種業振興行動，構建開放協作、共享應用的種質資源精準鑒定評價機制。河南大學省部共建作物逆境適應與改良國家重點實驗室創制小麥抗逆材料資源庫，相信在不久的將來，將培育出適應各種環境和土壤的“智慧作物”“超級種子”。借力“國字號”重點實驗室推動種業原始創新的同時，我省聚焦種質資源保護利用等六個主攻方向，推進國家生物育種產業創新中心、神農種業實驗室和中原研究中心建設，聚力打造國家級、國際化農業創新高地，加快建設種業強省，在國家“新一輪千億斤糧食產能提升行動”中貢獻河南種業力量。
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