江禹奉:一心專注玉米單倍體育種技術創新
  • 發布單位:院辦公室
  • 2020年12月21日 17時06分48秒
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廣西農業科學院首屆青年拔尖人才系列報道之二十三

 江禹奉:一心專注玉米單倍體育種技術創新

“玉米育種是一個長期而艱巨的工作,選育過程需步步為營。一個玉米新品種的育成并推廣到農戶手中,從材料收集與改良、自交系評價與鑒定、雜交組合的篩選與測試到新品種區試與審定等,整個流程一般耗時長達8-10年?!倍嗄陱氖掠衩子N創新工作的江禹奉深有感觸地說道,“所以,在快節奏的現代生產和生活環境下,只有耐得住寂寞,沉得住心,扎實工作的人才能育出新品種上市,從而推動玉米生產的發展與進步?!?/p>

自2002年從華中農業大學畢業獲得農學學士學位到廣西農業科學院玉米研究所工作以來,江禹奉一直專注于玉米遺傳育種和種質資源研究工作。由于玉米遺傳育種知識的高度專業性,江禹奉常常感到知識與技能的不足,于是在2005年考取華中農業大學作物遺傳育種專業碩士,進一步深入學習其中的知識與技能。

學習期間,江禹奉接觸到已經在國內得到廣泛應用的玉米單倍體育種技術,即通過誘導玉米育種材料產生單倍體籽粒,然后對單倍體植株進行染色體加倍,可實現僅需1年育成遺傳背景完全純合的雙單倍體純系,即DH系。DH系與利用常規育種技術如二環系法經過4-5年育成的自交系相比,具有高度整齊一致性,可直接用于組配雜交組合,選育玉米新品種。因此,單倍體育種技術能夠顯著提高玉米育種效率。

2008年,江禹奉獲得了中國農業大學贈送的一種特殊玉米自交系 “農大高誘1號”。這個被行業內稱為誘導系的特殊玉米自交系,在育種過程中用其作為父本對玉米育種材料授粉,可使雜交果穗產生3%左右的單倍體籽粒。單倍體與二倍體相比較,由于只有一套完整的染色體,使得玉米植株長勢很弱,與正常二倍體植株差異很大。也因為單倍體只有一套染色體,自然條件下其雄花常常是不育的,這成為選育DH系主要的瓶頸因素。為破除瓶頸,提高玉米單倍體的加倍率,成為行業研究者一直努力追求的目標。在大量的玉米育種材料加倍過程中,需要規?;?、低成本、操作簡單的單倍體加倍方法的創新,對提高整體單倍育種技術的效率具有重要的意義。

在實踐中,江禹奉摸索了利用秋水仙素處理的浸芽法、浸種法、注射法等玉米單倍體加倍方法,跟自然加倍相比,這些方法能一定程度提高單倍體的加倍率,提高獲得DH系的成功率。通過誘導和加倍,2010年,江禹奉成功育成了廣西首個基于生物誘導的玉DH系D001,隨后利用這個DH系育成首個玉米雜交種桂單1125,分別通過了廣西和貴州審定,并在生產上推廣應用。

秋水仙素作為加倍試劑在植物倍性研究中應用較為廣泛。然而,由于秋水仙素的劇毒性,是一種致癌物,配制成藥液無色無味,使用過程對科研人員的健康具有較高風險。

為了降低風險,低毒藥劑的篩選和應用成為新的創新目標。經過不斷的試驗,江禹奉篩選出如地樂胺等具有加倍效果的低毒除草劑。用滴心葉法等簡易程序,處理3-5葉期的玉米幼苗,可實現規?;衩讍伪扼w加倍。加倍率跟自然加倍相比有顯著提高,也跟使用秋水仙素注射法的效果相當。

在創新與應用并行的科研工作中,江禹奉先后創制出數百個DH系,鑒定出了一批配合力高、綜合農藝性狀好的DH系,利用這些DH系組配了大量的玉米新組合。

雖然廣西玉米生產面積在全國占比很小,市場競爭激烈,開展玉米種質創新存在較大的壓力。但因為廣西具有獨特的地理和氣候環境,具有豐富的熱帶亞熱帶玉米種質資源,是熱帶玉米種質資源引進、改良和面向東南亞各國開展技術交流和產品輸出的重要窗口,因而在國內玉米種質創新中具有重要地位。作為育種從業人員,江禹奉一直夢想育成廣受市場歡迎的玉米新品種,實現把論文寫在大地上的目標。

他滿懷希望地說道:“通過努力,我希望未來能在玉米單倍體育種技術上有更大的突破,實現大幅提高玉米單倍體育種效率,提高育種成效和區域性競爭力,也希望通過鍥而不舍的研究工作,把廣西的玉米品種推廣應用到廣西以外的市場,特別是東南亞國家的市場,為熱帶亞熱帶玉米育種技術的進步貢獻力量?!?/p>


江禹奉在誘導的玉米果穗上挑選單倍體籽粒


江禹奉在田間查看最新育成玉米品種的情況

院辦公室  薛臣藝供稿/江禹奉供圖  楊景峰審核

責任編輯:薛臣藝

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