小麥育種進展與分子技術(shù)應(yīng)用

1、小麥育種進展與分子技術(shù)應(yīng)用何中虎中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所8AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC2018提 綱國際進展概況國內(nèi)新挑戰(zhàn)分子育種進展8AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC2018國際進展概況8AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC2018國際進展-1新技術(shù)基因組學(xué)、基因克隆和基因編輯取得顯著進展Japanese Tobacco遺

2、傳轉(zhuǎn)化取得突破SNP 標(biāo)記廣泛應(yīng)用, 分子育種效率大幅提高小麥基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究進入新時代8AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC2018國際進展-2營養(yǎng)健康小麥與健康關(guān)系成為熱門話題，無面 筋產(chǎn)品(gluten free)新時尚? 對產(chǎn)業(yè)嚴(yán) 重負(fù)面影響乳糜泄(celiac disease)0.5-2%，與/醇溶蛋白有關(guān)，過敏癥0.2-0.5%原因復(fù)雜，基因編輯改良顯成效全麥粉是最佳選擇，抗性淀粉和鐵鋅 等健康營養(yǎng)性狀成為品質(zhì)改良主體8AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018

3、AOC20188AOC2018AOC2018AOC2018國際進展-3新病害赤霉病成為美國第一大 病害，加拿大、歐州加重氣候變化、高感品種、 玉米面積擴大和推廣免 耕技術(shù)是主要原因抗稈銹Ug99進展快，麥 瘟病威脅小麥生產(chǎn)麥瘟病赤霉病8AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC2018國際進展-4表型鑒定節(jié)水抗旱抗熱耐高溫高通量表型鑒定技術(shù)如無人機等廣泛應(yīng)用培育廣適性品種是應(yīng)對氣候變化的重要途徑8AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AO

4、C2018國際合作平臺共同應(yīng)對挑戰(zhàn)，國際合作發(fā)揮更大作用國際小麥協(xié)作網(wǎng)Wheat Initiative提高小麥產(chǎn)量潛力國際協(xié)作網(wǎng)Wheat Yield Consortium國際小麥基因組學(xué)協(xié)作網(wǎng)International Wheat Genome Sequencing Consortium8AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC2018小麥供應(yīng)潛在危機氣候有利，連年豐收，6大出口國庫存占國際26%中國庫存占國際44%(Agriculture and Horticulture Development Board)

5、8AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC2018國內(nèi)新挑戰(zhàn)8AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC2018小麥發(fā)展4個階段時期特點技術(shù)1949-57恢復(fù)增長優(yōu)良地方品種1958-78穩(wěn)定增長高產(chǎn)抗銹品種與栽培1979-99快速增長半矮稈品種、栽培、責(zé)任制2000-16產(chǎn)量質(zhì)量同步提升高產(chǎn)矮稈優(yōu)質(zhì)品種8AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC2018

6、育種進展矮稈與株型基因及1B/1R易位系利用株高從120cm降到80cm株型由松散變?yōu)榫o湊千粒重從38g提高到48g1985年后重視品質(zhì)改良中麥895中麥175北京8號矮稈緊湊型Rht8+Rht24+TaIPA1高稈披散型Rht 8+Taipa18AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC2018挑戰(zhàn)-1品質(zhì)優(yōu)質(zhì)麥成為供給側(cè)改革重點，強筋面包麥缺口600萬噸，中強筋需求2000萬噸加工品質(zhì)為主，健康和營養(yǎng)品質(zhì)研究剛剛起步全麥粉產(chǎn)品很少，不能滿足市場需求加強品質(zhì)研究與育種8AOC2018AOC2018AOC20188

7、AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC2018挑戰(zhàn)-2病害赤霉病成為黃淮麥區(qū)常發(fā)病害條銹新小種V26使Yr26和Yr10喪失抗性，葉銹和 白粉非常嚴(yán)重紋枯病成為主要病害，抗病育種缺乏有效方法病越來越多，要求多抗與兼抗8AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC2018挑戰(zhàn)-3缺水缺水制約北方小麥發(fā)展, 氣候不確定性增大2013年4月中旬安徽河南極端低溫, 3000萬畝減產(chǎn)2014年5月底35-38度高溫, 北京成熟期提前7天2016年澇害穗發(fā)芽2017年5月下旬大風(fēng)暴雨, 大

8、面積倒伏品種抗多種逆境, 適應(yīng)性廣8AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC2018挑戰(zhàn)-4分子育種可用標(biāo)記少, 發(fā)表標(biāo)記多缺乏高效檢測平臺, 時間長、價格高標(biāo)記提供了重要知識和信息, 在育種中發(fā)揮了一定 作用, 與期望有很大差距分子標(biāo)記成功用于抗病和品質(zhì)育種8AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC2018品種偏多年份國家河南山東河北201726271019201877521233同質(zhì)性高, 缺乏突破性品種品種太多, 對科研、企業(yè)

9、和農(nóng)民都不利國家和主產(chǎn)區(qū)審定品種數(shù) 8AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC2018生產(chǎn)成本高中國小麥生產(chǎn)成本較美國高33%, 勞動力占成本比 例比美國高32%自2000年以來, 匯率變化占國內(nèi)外農(nóng)產(chǎn)品價格差60%（周慧和王濟民）成本高與國家政策、生產(chǎn)規(guī)模和技術(shù)有關(guān)8AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC2018分子育種進展8AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018A

10、OC2018AOC2018育種技術(shù)常規(guī)育種居主導(dǎo)地位，但需改進完善分子標(biāo)記成功用于品質(zhì)育種兼抗型持久抗性育種節(jié)水省肥等廣適性鑒定技術(shù)8AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC2018用基因組學(xué)技術(shù)發(fā)掘驗證基因標(biāo)記60個, 占 國際品質(zhì)育種可用標(biāo)記50%, 有效用于面筋 強度和色澤改良, 18個國家應(yīng)用面筋強度19個標(biāo)記色澤性狀21個標(biāo)記抗穗發(fā)芽等硬度等 5個標(biāo)記15個標(biāo)記8AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC2018高通量KAS

11、P標(biāo)記檢測平臺高通量：2-3天完成1500份品種150個育種可用標(biāo)記檢 測，較傳統(tǒng)方法提高100-150倍費用：約為傳統(tǒng)方法50%8AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC2018分子育種方案大群體，F(xiàn)1回交30-50穗，每組合400-500粒種子BC1F1選擇農(nóng)藝性狀優(yōu)良單株50個進行編號，每株 選1穗第二次回交，根據(jù)分子檢測結(jié)果安排種植計劃BC2F1按照常規(guī)方法選擇，中選單株隨機取10粒進 行分子檢測，BC2F2及后續(xù)按常規(guī)方法進行，BC2F3 及BC2F4中選株行結(jié)合和面儀品質(zhì)測試篩選進入產(chǎn)量鑒定品系進行全

12、面品質(zhì)分析和基因型鑒定8AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC2018分子育種顯成效中麥996、中麥998和中麥1062（豫麥34 /輪選9873）審定濟麥23（豫麥34 /濟麥223 ）山東省審定中麥29（濟麥22/師欒02-1 ）河北審定中麥578 （中麥255 /濟麥22）河南生產(chǎn)試驗CA12107（中麥175 /CA0459/CA0518）北京區(qū)試CA16015（豫麥34/中麥1753）第二年產(chǎn)比每年10個組合, 用分子標(biāo)記有效改良面筋強度與色澤8AOC2018AOC2018AOC20188AOC201

13、8AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC2018中麥998和中麥1062輪選987供體親本中麥998豫麥34/3*輪選987中麥1062豫 麥 34/3* 輪 選 987 (Dx5、1BL/1RS、PPO)中麥998中麥10628AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC2018濟麥23黃淮麥區(qū)第一個用分子標(biāo)記育成小麥品種, 2016通過山 東省審定（與趙振東院士合作）優(yōu)質(zhì)高產(chǎn), 2016年實打驗收3.1畝, 平均畝產(chǎn)795.8公斤, 創(chuàng) 國內(nèi)優(yōu)質(zhì)麥高產(chǎn)記錄轉(zhuǎn)讓魯研公司, 正在大面積示范推

14、廣8AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC2018中麥578優(yōu)質(zhì)強筋, 穩(wěn)定時間18 min, 延展性163 mm,面包品質(zhì)突出比對照早熟3天、增產(chǎn)3.2%高抗條銹、葉銹和白粉病, 赤霉病中等偏輕河南省生產(chǎn)試驗和安徽省區(qū)試, 黃淮南片和 北片區(qū)試8AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC2018基于主效基因的銹病和白粉病抗性頻繁喪 失, 能否有目的育成持久抗性品種？分類 特點 成熟程度 苗期抗性 苗期和成株期高抗, 單基因控制,

15、抗性易喪失 方法成熟 成株抗性 苗期感、成株期抗, 3-5個微效基因, 抗性持久 分子與常規(guī) 苗期抗性與成株抗性比較 條銹病白粉病葉銹病8AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC2018兼抗型持久抗性基因同一基因兼抗4種病害, 且為持久抗性基因Lr34/Yr18/PM38/Sr57, 抗稻瘟病/玉米大小斑病/大 麥多種病害/高粱銹病與炭疽病Lr67/Yr46/Pm46/Sr55Lr46/Yr29/PM39/Sr56Lr27/Yr30/Pm48/Sr28AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AO

16、C2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC2018建立兼抗型成株抗性育種方法,在北京和四 川育成含3-5個QTL新品系和新品種100份中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2011, 44: 2193-2215TAG, 2013, 126: 2427-2449Crop Science, 2014, 54: 1907-1925BFB10對照BFB10對照BFB10對照高抗條銹病高抗葉銹病高抗 白粉病8AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC2018減輕赤霉病危害黃淮地區(qū)小麥玉米輪作部分改為小麥豆類輪作, 可 同時減輕小

17、麥赤霉病和玉米穗粒腐病分子標(biāo)記與育種大群體相結(jié)合, 把高感品種改造成 中感品種預(yù)報與農(nóng)藥防治小麥赤霉病玉米穗粒腐病8AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC2018節(jié)水等廣適性篩選技術(shù)Normal planting, Oct 3, 2008XY81XN1376Late planting, Nov 6, 2008XY81XN1376抗熱性篩選耐晚播篩選8AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC2018高通量表型鑒定平臺速度快：8分鐘完

18、成600小區(qū)(4畝)信息收集通量高：5個光譜帶信息/架次 (RGB、400-900nm)信息量豐富：生長勢、持綠性、株高、葉面積指數(shù)等效率提高100倍，6000區(qū)/1.5hr8AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC2018建立3個育種站與30個新品系測試點8AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC2018中麥175通過三個麥區(qū)七次審定F2- F5F6育種世代F11996-002000-012001-031994-951995-96

19、2003-12產(chǎn)量比較 與多點鑒定年 度中麥175區(qū)域試驗與審定主要技術(shù)國家北部冬麥區(qū)水地（2008）國家黃淮旱肥地（2011）青海甘肅冬春麥兼作區(qū)（2012）BPM27 京411矮稈緊湊抗病高稈節(jié)水廣適水旱交替選擇誘發(fā)抗病鑒定分子標(biāo)記檢測品質(zhì)綜合評價水肥高效分析8AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC2018加工與營養(yǎng)品質(zhì)兼優(yōu)面條饅頭品質(zhì)達到國家優(yōu)質(zhì)中筋麥標(biāo)準(zhǔn),籽粒鋅含量（45.8mg/kg）超過普通品種30%, 營養(yǎng)價值高優(yōu)質(zhì)機理面團延展性好，面條粘彈性好面粉和成品色澤亮白含12個優(yōu)質(zhì)基因Euphytica

20、, 2010, 174: 303313BMC Plant Biology, 2012, 12: 243京冬8號中麥17585分92分81分75分8AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC2018中麥175水肥高效（王志敏教授）三種灌溉水平中麥175產(chǎn)量皆高于京冬17六種施肥水平中麥175產(chǎn)量皆高于京冬178AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC2018中麥175在甘肅和青海代替春麥, 增 產(chǎn)20%, 應(yīng)對氣候變化8AOC2018A

21、OC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC2018國際合作引進CIMMYT種質(zhì)2萬份, 交國家種質(zhì)庫 保存, 鑒定后分發(fā)全國應(yīng)用25個合作單位育成審定品種128個, 2002年至今累計推廣3.0億畝35個單位150人次到CIMMYT合作研究8AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC2018未來重點口糧安全、營養(yǎng)健康、生態(tài)綠色為總目標(biāo)優(yōu)質(zhì)抗病節(jié)水節(jié)肥品種選育, 分子標(biāo)記與常規(guī)結(jié)合栽培與植保、土肥、農(nóng)機緊密結(jié)合, 擴大小麥豆類輪 作面積, 為優(yōu)質(zhì)高效綠色生產(chǎn)提供技術(shù)支撐8AOC2018AOC2018AOC20188AOC2018AOC2018AOC20188A