中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所大豆育種技術(shù)創(chuàng)新與新品種選育創(chuàng)新團(tuán)隊利用我國黃淮海和華南地區(qū)夏季相對較短的日照和高溫條件，分別實現(xiàn)北方春大豆和黃淮海夏大豆的異地夏繁2代，成功構(gòu)建了完全依賴自然光溫條件的低成本、高效率大豆快速育種技術(shù)體系。8月17日，該研究成果在線發(fā)表于《植物科學(xué)前沿（ Frontiers in Plant Science ）》上。
據(jù)韓天富研究員介紹，大豆常規(guī)育種從雜交組配到品種審定至少需要經(jīng)過10個世代，其中前5-6個世代主要進(jìn)行雜合材料的自交純合，整個育種過程十分費(fèi)時費(fèi)力，嚴(yán)重制約了大豆性狀改良的速度。因此，通過加快早期世代的自交繁殖速度來縮短育種周期，一直是大豆育種工作者追求的目標(biāo)。近年來，基于人工控制條件的作物快速育種策略受到各國育種家的重視，然而溫室、生長箱等人工設(shè)施的建設(shè)和運(yùn)行成本較高，且種植規(guī)模有限，難以廣泛應(yīng)用。
研究人員在對大豆光溫反應(yīng)特性和我國各地生態(tài)條件進(jìn)行長期深入研究的基礎(chǔ)上，利用我國黃淮海和華南地區(qū)夏季相對較短的日照和高溫條件，分別實現(xiàn)北方春大豆和黃淮海夏大豆的異地夏繁2代，結(jié)合冬季南繁、鮮粒直播和分子標(biāo)記輔助選擇（MAS）技術(shù)，成功構(gòu)建了完全依賴自然光溫條件的低成本、高效率大豆快速育種技術(shù)體系。該技術(shù)主要包括以下環(huán)節(jié)：（1）在春、夏、秋季，將北方春大豆和黃淮海夏大豆育種材料，分別種植在比其原產(chǎn)地日照更短、溫度更高的黃淮海和華南地區(qū)，使其在自然條件下完成異地繁殖2代（統(tǒng)稱夏繁）；（2）采摘植株中下部處于鼓粒后期的莢果，對新鮮種子進(jìn)行簡單處理后播種，進(jìn)一步縮短繁殖周期；（3）冬季在海南島繁殖2代（冬繁）；（4）對高代材料（如F5）進(jìn)行 E1 - E4 等生育期相關(guān)基因的檢測，根據(jù)單倍型組合預(yù)測其生育期組和適宜種植區(qū)域。上述快速育種系統(tǒng)，可在自然條件下實現(xiàn)1年繁殖4代，實現(xiàn)大規(guī)模、低成本的大豆快速育種。該方法對其他短日照作物育種效率的提高也具有借鑒價值。
作科所碩士畢業(yè)生房裕東、博士畢業(yè)生王立偉和Enoch Sapey為共同第一作者，韓天富研究員與孫石研究員為共同通訊作者。該研究得到國家重點研發(fā)計劃、國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系及中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.3389/fpls.2021.717077.
日期：2021-09-10
據(jù)韓天富研究員介紹，大豆常規(guī)育種從雜交組配到品種審定至少需要經(jīng)過10個世代，其中前5-6個世代主要進(jìn)行雜合材料的自交純合，整個育種過程十分費(fèi)時費(fèi)力，嚴(yán)重制約了大豆性狀改良的速度。因此，通過加快早期世代的自交繁殖速度來縮短育種周期，一直是大豆育種工作者追求的目標(biāo)。近年來，基于人工控制條件的作物快速育種策略受到各國育種家的重視，然而溫室、生長箱等人工設(shè)施的建設(shè)和運(yùn)行成本較高，且種植規(guī)模有限，難以廣泛應(yīng)用。
研究人員在對大豆光溫反應(yīng)特性和我國各地生態(tài)條件進(jìn)行長期深入研究的基礎(chǔ)上，利用我國黃淮海和華南地區(qū)夏季相對較短的日照和高溫條件，分別實現(xiàn)北方春大豆和黃淮海夏大豆的異地夏繁2代，結(jié)合冬季南繁、鮮粒直播和分子標(biāo)記輔助選擇（MAS）技術(shù)，成功構(gòu)建了完全依賴自然光溫條件的低成本、高效率大豆快速育種技術(shù)體系。該技術(shù)主要包括以下環(huán)節(jié)：（1）在春、夏、秋季，將北方春大豆和黃淮海夏大豆育種材料，分別種植在比其原產(chǎn)地日照更短、溫度更高的黃淮海和華南地區(qū)，使其在自然條件下完成異地繁殖2代（統(tǒng)稱夏繁）；（2）采摘植株中下部處于鼓粒后期的莢果，對新鮮種子進(jìn)行簡單處理后播種，進(jìn)一步縮短繁殖周期；（3）冬季在海南島繁殖2代（冬繁）；（4）對高代材料（如F5）進(jìn)行 E1 - E4 等生育期相關(guān)基因的檢測，根據(jù)單倍型組合預(yù)測其生育期組和適宜種植區(qū)域。上述快速育種系統(tǒng)，可在自然條件下實現(xiàn)1年繁殖4代，實現(xiàn)大規(guī)模、低成本的大豆快速育種。該方法對其他短日照作物育種效率的提高也具有借鑒價值。
作科所碩士畢業(yè)生房裕東、博士畢業(yè)生王立偉和Enoch Sapey為共同第一作者，韓天富研究員與孫石研究員為共同通訊作者。該研究得到國家重點研發(fā)計劃、國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系及中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.3389/fpls.2021.717077.
日期：2021-09-10
