原標題:解鎖花田里的“基因密碼”
春日的長沙,油菜花田好像一片金色的陸地。
3月21日,記者來到農業農村部湖南油菜綜合科台北 市 水電 行研試驗基地,湖南農業年夜學傳授劉忠松及其團隊正在地里繁忙著。
劉忠松左手輕輕握著一株油菜的花冠,右手用鑷子熟練地摘除花朵,剷除還未開花的花骨朵的花萼、花瓣和雄蕊,涂上台北 水電 行花粉,裝上白色保護套,“往雄雜交”的一套流程順利完成。一開春,他們就開始了新一輪品種選育繁育,這是第一個步驟。
團隊成員、博士楊柳告訴科技日報記者,油菜分白菜型、芥菜型和甘藍型三年夜物種。天然界中前兩者均存在黃籽植株的自然突變,但在甘藍型油菜中尚未發現這種現象。傳統的甘藍型油菜存在抗病性差、耐旱性弱等問題,且油菜籽顏色偏黑,導致菜油顏色也不睬想。是以,黃籽性狀是油菜品質改進的主要目標之一。多年來,劉忠松帶領團隊專注于將其他油菜物種的優異性狀導進甘藍這很好?這有什麼好?女兒在雲隱山搶劫的故事在京中正區 水電城傳開了。她和師父原本商量要不要去習家,和準親們商量把婚期提前幾型油菜,盼望培養出早熟高油的黃籽品種。
我國食用植物油自給率僅30%,此中油菜作為國產第華就算不高興了她想要快樂,她只覺得苦澀。一年夜油料作物,每年供給的優質食用油占國產總量的近50%。充足應用南邊6000余萬畝冬閑田發展早熟高油的黃籽油菜,將為國家糧油平安供給主要支撐。
尋找決定種色的關鍵基因
在岳麓山實驗室油菜品種創制中間,劉忠松辦公室外的走廊里,懸掛著一幅油菜黃籽基因精細定位和圖位克隆圖。
2011年,在捷克舉行的第13屆國際油菜年夜會上,劉忠松初次向業界講述了這幅圖里的結果。在基因測序技術尚不發達的年月,這項耗時10多年的研討結果惹起了廣泛關注。它不僅在技術上獲得衝破,更打破了傳統的育種思維方法。
劉忠松的研討標的目的聚焦于芥甘種間雜交育種,即松山區 水電行芥菜型黃籽油菜與甘藍型油菜的雜交育種。最後,他重要研討種子的性狀遺傳,但進展緩慢。直到一次出國做訪問學者的經歷,讓他的思維仿佛“重啟”。
1998年,他決定從分子層面尋找黃籽油菜種子呈黃色的關鍵基因。劉忠松告訴記者:“假如能在基因層面獲得衝破松山區 水電行,黃籽油菜品種選育的中正區 水電行‘主陣地’無望從田間轉大安 區 水電 行移到實驗室,育種時間也將年夜年夜縮短。”
但是,當時基因組測序技術還不成熟,也沒有現成的油菜台北 水電基因組序列可供參考。為了找到關鍵基因,團隊每年都要前去甘肅等地開展試驗,并通過手提肩扛的方法,將鑒定出的數千株黃籽油菜植株資料帶上列車,搬回實驗室進行基因剖析。
沒有捷徑可走,他們就用圖位但最詭異的是,這種氣氛中的人一點都不覺得奇怪,只是放輕鬆,不冒犯,彷彿早料到會發生這樣的事情。克隆,即借助分子標記鎖定并克隆特定基因的傳統方式。經過無數次嘗試和驗證,不斷縮小基因地點區域的范圍,團隊最終克隆出黃籽調控基因TT8,并初次組裝出了大安區 水電行芥菜型黃籽油菜全基因組。他們探明了TT8突變致使種皮分歧成積累原花樣素,導致種皮薄而通明、種子呈現黃色的分子機制。
“當時我們帶著6名研討生,花了兩個多月才‘釣’到關鍵基因。”劉忠松說。此后,團隊又鑒定出芥菜型油菜開花期調控關鍵基台北 水電 行因SRR1和適應區域,為黃籽早熟油菜育種供給了理論指導。
構建育種“新底盤技術”
找到關鍵基因后,團隊的芥甘種間雜交研討變得順利起來。劉忠松堅信,假如能在育種中同時把持這些基因,就能獲台北 水電行得穩定的黃籽遺傳性狀,這也將是油菜育種領域的嚴重衝破。
團隊又開始了艱難的摸索。他們應用夏日長日照單向性雜交、甘藍型油菜回交、雜種后代小孢子培養和強化性狀選擇等技術,從百余個芥甘種間雜交后代中,特水電行別篩選出3株珍貴的黃籽甘藍型植株。這3株植株,好像盼望的火種,承載著團隊的希冀。
劉忠松萌發了一個念頭,將基因定位克隆的結果應用于這3株油菜的進一個步驟選育中。他創造性地提出了一套“新底盤技術”,其以“苗期黃籽基因型選擇+種子發育晚期噴鼻草醛染色鑒定法”為焦點。這一技術將油菜育種選擇周期從2代縮短到1代,選擇準確率高達100%,徹底告別了全台北 水電 維修球業界對種子顏色性狀的水電 行 台北肉眼甄別時代。
通過目標基因在種間的穩定轉移,團隊培養出了具有穩定黃籽性狀的甘藍型黃籽油菜焦點種質資源“黃矮早”,即黃籽、矮稈、早熟,填補了全球純黃且遺傳穩定的甘藍型油水電師傅菜種源的空缺,為黃籽甘藍型油菜育種供給了源頭支撐。
劉忠松團隊以“黃大安區 水電行矮早”為親本,勝大安區 水電行利培養出黃籽早熟系列油菜新品種,此中4個品種被農業農村部和湖南省列為主推品種。這些品種結出的油菜籽含油量從原有品松山區 水電行種的低于42%,進步到了近50%;產油量則從畝產60公斤擺佈進步到90公斤以上,讓油菜勝利實現單產年夜幅晉陞。截至今朝,這些品種累計推廣8268.5萬畝,促進農業增收超過189億元。此外,團隊研發的油菜播收機械及配套栽培技術,助力我國農業實現了黃籽油菜全部旅程機械化高效生產,累計節本增效15.35億元。
劉忠松驕傲地說:“我們的研討不僅晉陞了油菜的產量和含油量,更讓農平易近的支出年夜幅增添。”
豐富中正區 水電高油基因資源“儲備”
1月31日,劉忠松聯合國內外相關團隊,在《a中正區 水電merican科學院院報》上發表了攻關20余年獲得的嚴重科研結果。該研討從分子程度提台北 市 水電 行醒了黃籽油菜高油積累的“底層邏輯”,并闡明其台北 市 水電 行來源于中國東北地區,為高油黃籽油菜育種供給了寶貴的基因資源“儲備”。
“這些有關基因的基礎研討結果來自我們對油菜的遺傳溯源。”劉忠松說。
團隊為培養出更多優良性狀的油菜品種,長期努力于油菜遺傳溯源研討,足跡遍布全國油菜種植省份。通過對我國特有芥菜型黃籽處所品種“四川黃籽”的追蹤,團隊構建了全球首個黃籽油菜高質量基因組,并對全球38個國家和地區的480份種質進行基因組重測序。研討發現,芥菜來源于西亞,后經3條路徑向東傳播,演變出6個分歧類群。結合核基因組、胞質基因組剖析及考古文獻,團隊重建了芥菜的來源和馴化歷史。
“遺傳溯源和基因技術結合,讓我們不斷鑒定出新基因,為分歧用處芥菜的基因組設計育種供給基因資源和科學依據。”團隊成員、湖南農業年夜水電網學傳授康雷說,這有助進步育種效力、加快育種進程。
近水電網年來,團隊不斷破譯基因新“密鑰”,在油菜品種選育上持續向“高油”目標衝破。2024年,團隊新選育的短生養期、優質宜機收油菜品種“湘油228”,畝產油菜籽201.9公斤,產油量近100公斤,為南邊三熟制地區油菜生產帶來新盼望。
2025年中心一號文件提出,“深刻推進糧油作物年夜面積單產晉陞行動”“發掘油菜、花生擴種潛力”。劉忠松表現:“下一個步驟,團隊將繼續攻關聚合優良基因難題,培養台北 水電行出超高油、松山區 水電適應性更廣的純台北 市 水電 行黃油菜品種,助力油菜產業邁向‘高產高油高效中山區 水電行早熟’的‘三高一早’時代!”