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小麦一年五代快速培育技术体系的创建
及抗白粉病等优异基因的转育
(2002年获河北省科学技术类技术发明一等奖)
主要技术内容
立项研究的依据及意义
传统的作物育种技术,因育种周期太长,多年来一直是制约农业进步的瓶颈。建立快速的作物育种技术意义重大。
小麦育种存在着三大突出问题:1)育种期太长,一般8-10年,若远缘杂交则需时更长;2)选择效率低,凭借对性状的甄别进行选择,不仅难确定,而且还受环境的限制;3)利用遗传资源的能力弱,许多野生资源中的大量优异基因难以被有效地利用。为解决第一个问题,从20世纪70年代起,许多学者开展了小麦加代研究,但并未建立起实用性较强的快速育种技术。总结这些工作,大都是以单纯满足小麦的发育要求为核心,既被动又潜力有限。加快小麦育种速度仍待实质性的突破。关于第二个问题,分子标记技术的建立,使得对目标性状的选择变成了对基因的选择,提高了选择的准确性,但仍是一年选择一代。若建立了植物快速发育技术,其优势就能得到充分发挥,大大提高选种的效率。对于第三个问题,实质上和第一个问题密切相关,育种速度加快了,会在很大程度上带动此问题的解决。
加快小麦育速度的核心是建立小麦的快速发育技术,然后与分子标记选择结合,最大限度地发挥各自的作用,并使过去那些因耗时长而难以利用的材料加以有效地利用。
2、在研究内容中解决的技术关键和创新点
总体上,发明了冬小麦一年五代快速育种技术,具体可分解为以下六点:1)提出并建立了界定小麦冬性程度及基本发育特性的新方法;2)创造性地将幼胚培养用于缩短作物的发育周期,既节省种子发育耗时又躲避发育抑制物积累;3)发明了适于小麦幼胚直接萌苗的PM培养基;4)发明了促进小麦快速发育的理化调控技术;5)将幼胚培养、理化调控结合,发明了冬小麦一年五代快速培育技术;6)将分子标记选择与快速发育结合,突破了二者单独使用时的局限,放大了两种技术的优势,发明了冬小麦快速遗传改良技术体系。
利用此技术体系,向生产上主栽或有巨大推广前景的小麦品种(系)回交转育簇毛麦6VS染色体上的Pm21抗白粉病基因,快速获得了相应遗传基础的一系列抗白粉病或含簇毛麦6VS染色体其他有益基因的品系。
3、在学术或生产实践中的作用
研究建立的冬小麦一年五代快速育种技术,集离体培养、理化调控、分子标记选择于一体,使冬小麦一年完成5个发育世代、品种改良周期由传统的8-10年可缩短至2年,为高效利用麦类野生资源、广泛利用小麦中已有的目标基因或新发现的有益基因、提高小麦育种的能力与效率创造了有效手段,对小麦遗传研究特别是分子遗传研究和转基因研究材料的创制有重大的学术意义和应用价值。此技术体系对其他种子作物的快速遗传改良具有直接借鉴作用,是作物育种技术的一次重大突破。
4、推广应用及经济、社会、生态效益
此技术体系除完成单位自己应用外,石家庄市农科院、邯郸市农科院、山东省烟台地区农科所、河南省商丘市农科所、河南省漯河农科所等用于小麦品种改良,中国农科院植保所、石家庄市农科院用于小麦基因聚合,中国科学院遗传所用于小麦遗传材料创制,中国农科院品种资源所用于谷子玉米优异目标基因转育,郑州大学将此技术体系纳入了离子注入诱变育种程序。
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