社会力量奖
重要干果树种种质库构建与种质创新
时间:2023-03-30 来源: 文字: 图片: 编辑:kxyj 点击:
主要完成人员:裴 东 傅建敏 马庆国 庞晓明 乌云塔娜 赵 罕 孙 鹏 曹 明 宋晓波 孟召锋 孔德仓 孙红川 左华丽 包文泉 徐虎智
主要完成单位:中国林业科学研究院林业研究所 国家林业和草原局泡桐研究开发中心 北京林业大学 国有洛宁县吕村林场 沧县国家枣树良种基地 湖北霖煜农科技有限公司 德昌县林业和草原局
项目起止时间:1988-2021年
获  奖  情  况 :2021年第十二届梁希林业科学技术奖科技进步一等奖

核桃、柿、栆和仁用杏是重要的干果经济林树种,在保障国家粮油安全、巩固脱贫攻坚成果、乡村振兴及生态建设中拥有不可替代的作用。但在国家土地开发、工业化和城镇化等社会经济活动的大背景下,过度追求经济效益的品种化集约栽培模式快速发展,加上气候变化、病虫害等自然灾害频发,使得越来越多的种质资源、地方农家品种逐渐消失或被破坏,种质资源安全面临严重威胁。因此,优秀种质收集库构建和特异种质鉴定保护等工作迫在眉睫。

该项目历时30余年,团队在国家和行业专项的持续性支持下,始终围绕核桃、柿、枣和仁用杏等4种重要干果树种的种质资源开展基础性工作及其重要科学问题的应用基础研究,主要针对家底不知或不清、描述规范不统一、资源鉴定评价体系不完善和种质创新利用能力不足等共性关键瓶颈问题,在种质资源调查收集、鉴定评价、基因挖掘、共享利用和种质创新等方面取得了重要突破,更为重要干果树种种业及产业健康发展夯实了基础。

(1)在系统调查种质资源的基础上,构建了科学完善的种质资源保存和共享体系。

项目组在前人研究基础上,共踏查了我国核桃、柿、枣和仁用杏等4个干果树种主要分布区的资源18.7亿株,初筛并登记了9000余株,摸清了4个树种资源家底。提出了分类迁地和就地保存的原则,迁地保存种质资源3577份,原地保存珍稀资源1670份,分期分批建成了集国家种质资源库(5个)、信息数据库(4个)及优特异种质库(4个)于一体的种质资源保存库,利用杂种优势群,挖掘出具有育种价值的潜在亲本1139份。按照统一描述标准和数字化表达手段开展编目工作,目前已录入9000余份种质资源的共性描述信息和表型数据84万余条;获得标准图片5.7万余张,累计数据量超过215GB,建成了“互联网+”标准化数据库,期间实现共享实物和数据信息3.73万余份次,大幅度提升了种质资源共享和供给水平。

(2)拓展了种质鉴定技术体系,使性状刻画更加科学和深入。

经反复甄选和评定,确定了145个表型性状作为甄别标记,规定了14个新标记,获得行业认可,制(修)定和发布国际、国家、行业及其它标准或规程共16项。由项目组主持修订的“国际植物新品种保护联盟(UPOV)核桃特异性、一致性、稳定性测试指南”国际标准,成为UPOV成员国共同遵循的国际规则,确立了我国在国际种质鉴定评价的主导地位,且有力地支撑了干果树种资源挖掘和育种体系建设。利用表型和全基因组重测序构建了核心种质,平均等位基因保留率达97%以上;搭建了种质资源鉴定平台,获得了2125份种质的指纹图谱;实现了核桃和栆已知品种的亲子鉴定;获得了早/晚花、杏仁甜/苦、雌雄异株性别、自然脱涩等14个农艺性状早期鉴定的分子标记(SNPs和InDel),有效率>98%。

(3)深入探究了重要农艺性状形成的分子机制。

绘制了染色体水平的核桃、油柿、仁用杏等5个基因组序列图谱;针对异交植物基因组解析难度大的问题,开发出OutcrossSeq新技术,有望提高后代的基因分型、定位和遗传育种效率;利用GWAS挖掘重要农艺性状相关位点251个,确定了性别分化、单果重、果实表皮毛、壳厚、仁大小、内种皮颜色、仁苦味和脂肪酸合成等重要性状的57个关键候选基因。

(4)创建了远缘杂交、倍性和分子辅助育种技术体系,获得了一批特异种质。

构建了核桃属亲缘关系最远的种间杂交F1代群体,培育具超亲优势的新种质200余份,突破仁用杏与扁桃属间杂交难题,获得F1代座果率12.3%,筛选出新种质18份;针对柿无籽或少籽问题,建立了人工诱导2n花粉技术,创制了杂交和倍性育种体系,获优异种质170余份;针对枣花器官微小、难以人工授粉的问题,构建了F1代分子辅助选择的育种体系,鉴定了2258株冬枣和灵宝大枣子代苗的父本,确定了5个全同胞F1代群体。

(5)新选一批适宜中西部地区发展的良种,支撑了产业健康发展。

在筛选出4树种优、特、异种质的基础上,申报并获得了新品种授权12项,其中,核桃8项、柿3项、枣1项。采用杂交育种、实生选种和分子标记辅助育种等手段,选育出具有高产、优质、适用机械作业、多倍、抗晚霜、早(晚)熟、自然脱涩、出渣率低、缝合线紧密、红仁、大仁、耐盐碱、抗病、文玩和乔砧等经济性状的国(省)审优良品种30个,其中,核桃审定良种11个,柿审定良种7个,枣审定良种2个,仁用杏审定良种10个。这些良种已在主产区推广应用,为我国干果产业健康发展和升级提供了良种支撑。同时,这些树种抗旱、耐瘠薄、适应性强、分布广泛,是山、沙、滩、盐、碱、贫瘠等恶劣条件下绿化的先锋经济林树种,生态效益显著。

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