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冬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

由河北省植物转基因中心建立的“一年多代植物快速育种技术”,将幼胚培养、理化调控和分子标记选择三项技术有机地结合了起来,使作物品种的改良周期大大缩短。其中,小麦快速育种技术最为成熟,一年内可进行5代选择,使改良周期由传统的8-10年缩短到2年,解决了传统小麦育种中的三大难题,是目前世界上最快的育种技术。

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。

“一年多代植物快速育种技术”可以很容易地与其他育种方法相结合,加速其育种速度。其特点是:1)将离体培养、理化调控和分子标记 (包括生化标记、生物芯片等)选择相得益彰地结合,使分子标记选种的作用大幅度放大;2)使育种突破时间和空间的限制,在室内对几十个对象品种同时进行改造;3)具有与转基因相类似的效果,但可改良的品种数量更多、改良速度更快,而且不存在“转基因安全”问题。技术的突出创新点:1)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抑制物积累;2)变“满足发育”为“加速发育”,使植物一年完成多个发育周期;3)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,使作物育种一年可完成多个选择周期。

“冬小麦一年五代快速育种技术”,于 2000年5月通过了由中国科学院李振声院士任组长、中国农科院庄巧生院士和范云六院士任副组长的专家委员会鉴定,被评为国际领先水平,于2001年10 月获河北省科学技术发明一等奖。

该技术体系不仅适用于小麦快速育种,而且对其它种子植物的快速育种具有直接指导意义,是作物育种技术的一次革命性进步,不仅如此,该技术对麦类野生资源中的高效快速利用和遗传研究材料的快速创制提供了有效手段。

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