近緣雜交改變基因庫嗎
文\海南日報記者 黃媛豔
新品種“中棉所96A”“新石H12”獲得2021年主要農作物品種審定證書，“中1619”因其良好的纖維品質和抗病性透過西北內陸棉區國家審定……近期，中國棉花種業發展捷報頻傳。在科研人員積極開展農業科技攻關的背後，三亞市崖州區的身影時常閃現。
正在加快打造南繁科創高地的崖州區，是種業科技工作者的逐夢之地，是諸多農業新品種選育的“搖籃”。“一粒種子可以改變一個世界，一項技術能夠創造一個奇蹟”是真實生動的崖州南繁故事。
海南三亞崖州灣南繁育種基地，一位農民展示剛收割的測產海水稻。海南日報記者 張茂 攝
一個國家種質野生棉圃
關於海南棉花的故事，人們可能一點都不陌生。布業始祖黃道婆在崖州學會運用制棉工具和織崖州被的方法，極大地推動了中國棉紡織業的發展。
“棉花可謂全身是寶。”中國農業科學院棉花研究所棉花功能基因組創新團隊首席專家宋國立介紹，它既是最重要的纖維作物，又是重要的油料作物，也是含高蛋白的糧食作物，還是紡織、精細化工原料和重要的戰略物資。例如，棉“花”可釀蜜，棉短絨是製作鈔票、造紙、紡織等的重要原料，棉籽可製成護膚品和治療腫瘤的藥物，棉花廢棄物還可用於製造生物降解塑膠。
中國作為世界上最大的棉花消費國、第二大棉花生產國，選育優質棉花是一道必答題。而開展優質棉選育科研攻關，用好種質資源是核心。“每個種質都含有不同的基因型，一粒棉花種子就有7。5萬個基因。”中國農業科學院棉花研究所研究員杜雄明說，科研人員透過蒐集和研究不同型別的棉花種子及其蘊含的基因，可以發掘可遺傳的有利基因，為育種專家培育高產優質的棉花新品種奠定基礎。
然而，目前60%以上棉花地方品種和野生資源已在原產地和野外消失，保護種質資源迫在眉睫。三亞崖州區雖然不是棉花主產地，卻掌握著中國棉花的“基因密碼”。
中國農業科學院棉花研究所於1982年在崖州區建成了國家種質三亞野生棉圃（以下簡稱種質圃）。經過數十年的不斷積累，種質圃已收集到來自53個產棉國的43個品種共799份野生棉材料，其收集儲存資源棉種數和雜種數均居世界第一。
“海南是我國植棉最早的地區之一，1975年和1980年進行棉屬資源考察收集到了78份野生棉材料。崖州區光溫條件好，一些種質資源只有在這裡才能開花結果，這有助於觀察性狀和增加種子數量。育種專家可以從這些棉屬野生種中發掘優良種質資源基因以豐富我國棉花種質資源的遺傳多樣性，種質圃作為活體庫的重要性不言而喻。”杜雄明說。
三亞崖州區南繁公共試驗基地，工作人員在收割水稻。 海南日報記者 武威 攝
一個棉花科研的“國際舞臺”
走進種質圃，迎接人們的是一株株形態各異的野生棉。最先映入眼簾的是一株棕色棉；在它附近，幾乎是匍匐生長的一片棉花貌不驚人，這是大名鼎鼎的“澳洲棉”；不遠處10多米高的“大傢伙”，則是棉花的遠房親戚——楊葉肖槿。
棉籽大小不同，植株高矮不同，棉絮顏色不同……在這個佔地近6公頃的基地裡，分佈著野生棉、近緣植物、半野生棉、種間雜種、工具材料、自然突變和人工誘變材料等7個專業種質圃，儲存著各類野生棉材料。
實際上，目前世界上可收集儲存的棉種僅49個，種質圃裡的材料就涵蓋了其中的43個品種，其豐富性可見一斑。“這些原始材料既包括栽培種的野生型別或多年生型別，還包括棉屬近緣植物桐棉屬，它們大多數引自國外，主要來自美國、巴基斯坦、澳大利亞和法國等，多年生海島棉和部分桐棉屬植物則主要來源於我國南方地區。”宋國立透露。
不經意間，崖州區成為棉花國際交流的重要平臺，眾多世界野生棉原始材料匯聚於此。科研人員以此為基礎獲得的批次種間雜種又進一步擴大了中國在國際上創新種質材料的優勢。
得益於擁有眾多的原始材料和崖州區良好的光溫條件，科研人員在種質圃探索無葉露天扦插，創新了棉花雙芽苗劈接的嫁接技術，這些技術方法有效提高了棉花遠緣雜交的成功率，為棉花營養繁殖和促進世代進展奠定了基礎。
按照親本品種計算，種質圃裡“栽培棉×野生棉”的種間雜種超過100個，其中的一些雜種在世界上十分稀有。目前，科研人員利用遠緣雜種等原始種質成功培育出大批新材料，其中部分與我國棉花育種直接相關，構成了棉花基礎研究和應用研究的材料基礎和培育優質、高產、抗病（蟲）、抗逆作物新品種的物質基礎，推動了我國種業的發展。
“三亞這個非棉花產地，培育出了近200個棉花新品種，轉Bt基因抗蟲棉等成果使中國成為世界上第二個成功培育出抗蟲棉的國家。”中國農業科學院棉花研究所副研究員劉記說，因為擁有豐富的野生棉資源和遠緣雜交資源材料，該所海南南繁基地先後向多家單位提供遺傳材料，直接用作親本培育新品種超過百個。
中棉所國家種質三亞野生棉圃裡的野生棉花。海南日報記者 武威 攝
一個世界野生稻種質資源圃
提起野生農作物種質資源，人們最先想到的可能是雄性不育株“野敗”，這株1970年在三亞南紅農場發現的“野草”，打開了三系雜交水稻研究的突破口。
種質資源是南繁育種的基礎。把飯碗牢牢端在中國人手中，崖州區依託自身優勢，在新時代默默為築牢國家糧食安全防線貢獻力量，而這其中的關鍵，就是正在該區南濱居白超隊加快建設的世界野生稻種質資源圃。
水稻是世界上最重要的糧食作物之一，是中國第一大糧食作物。然而被公認為水稻祖先的普通野生稻，由於野外分佈點和分佈面積急劇減少，已和藥用稻一起被列入《國家重點保護野生植物名錄（第一批）》。“野生稻資源具有重大價值。”中國農業科學院副院長孫坦認為，海南具有豐富的野生稻資源，在海南等野生稻分佈區域建立保護區或保護點，進行原位保護非常重要。
目前，我國已建立了國家種質廣州野生稻圃、國家種質廣西野生稻資源圃、海南熱帶野生稻種質圃、雲南國家高原野生稻資源圃等。崖州區正在加快建設的世界野生稻種質資源圃將發揮後發優勢，助力我國水稻育種事業發展。
世界野生稻種質資源圃佔地166畝，在積極收集本地資源的同時，還將依託全球動植物種質資源中轉基地等平臺，匯聚海外的野生稻資源，規劃儲存野生稻種質資源3萬份，以滿足今後30年野生稻種質資源儲存及促進水稻產業發展的重大需求，使我國野生稻儲存數量位居世界第一。
“在崖州區的通力配合下，世界野生稻種質資源圃已完成兩塊原生境模擬監測圃的野生稻插秧和4000份野生稻材料播種育苗工作，其他野生稻種質資源繁殖更新工作也在有序開展。”三亞市副市長羅東透露，三亞將依託南繁基地每年彙集近100萬份作物育種材料，謀劃建設國家動植物基因庫，啟動建設南海生物多樣性、生物種質資源庫和資訊資源庫，謀劃建設南海漁業生物種質資源庫。
地球的生命史被篆刻在每一種生物的DNA中。基因儲存著生物的過去，也預示著人類的未來，它的千變萬化讓種業創新得以多姿多彩。緊握種子的“基因密碼”，釋放南繁產業發展的溢位效應，崖州區正在探索一條“人無我有”的農業現代化發展之路。
【來源：青瞳視角】
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