近年來，內(nèi)蒙古甜菜產(chǎn)業(yè)通過產(chǎn)區(qū)轉(zhuǎn)移，研發(fā)推廣機(jī)械化滴灌豐產(chǎn)高糖綜合栽培技術(shù)模式，減輕了農(nóng)民勞動(dòng)強(qiáng)度，解決了多年來春旱出全苗難的問題，甜菜平均單產(chǎn)和含糖率均有較大提升。但是，目前甜菜生產(chǎn)中丸粒化品種95%以上為國(guó)外品種。如何盡快育出能與國(guó)外抗衡的品種，提高我國(guó)甜菜種子的話語權(quán)，著力推進(jìn)甜菜育種技術(shù)體系的構(gòu)建與應(yīng)用成為甜菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。

   種子是農(nóng)業(yè)科技的載體、是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心。針對(duì)目前我區(qū)農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研發(fā)資金投入不足，人才緊缺；農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研究分散，可利用、可轉(zhuǎn)化的研究成果缺乏；作物育種技術(shù)與方法滯后、育種效率低等問題，2018年，自治區(qū)科技廳啟動(dòng)實(shí)施科技重大專項(xiàng)——甜菜生物技術(shù)育種體系研究與應(yīng)用，旨在快速培育新品種，提質(zhì)增效，為甜菜種業(yè)與生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展提供科技支撐，同時(shí)形成可復(fù)制的育種技術(shù)體系，為我區(qū)作物育種提供可借鑒的現(xiàn)代生物育種技術(shù)模式。

   該項(xiàng)目由內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院牽頭，聯(lián)合哈爾濱工業(yè)大學(xué)和中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)共同實(shí)施。項(xiàng)目依托國(guó)家糖料產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系首席科學(xué)家白晨及其研究團(tuán)隊(duì)，重點(diǎn)對(duì)甜菜大數(shù)據(jù)云計(jì)算，雙單倍體技術(shù)，轉(zhuǎn)基因技術(shù)及基因組編輯等相關(guān)現(xiàn)代生物技術(shù)方法進(jìn)行研發(fā)，同時(shí)與常規(guī)育種進(jìn)行有效結(jié)合，通過相關(guān)技術(shù)方法的有機(jī)結(jié)合，逐步實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)作物育種向精準(zhǔn)育種的轉(zhuǎn)變。目前，各項(xiàng)科研工作按預(yù)期進(jìn)展順利。

構(gòu)建甜菜核心種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)

   針對(duì)我國(guó)甜菜種業(yè)面臨的優(yōu)異種質(zhì)不足和重要利用價(jià)值的基因匱乏，基因資源挖掘廣度深度不夠；全基因組選擇和基因組編輯等新技術(shù)創(chuàng)新滯后等問題，科研團(tuán)隊(duì)開展了甜菜核心種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建及甜菜自交系全基因組測(cè)序。科研團(tuán)隊(duì)通過選擇有代表性的甜菜種質(zhì)資源材料及品種和田間抗性、產(chǎn)值量鑒定及農(nóng)藝性狀調(diào)查，篩選處有代表性的核心種質(zhì)資源，結(jié)合高通量測(cè)序技術(shù)建立了基因型及表達(dá)水平之間的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)，為創(chuàng)新甜菜現(xiàn)代育種技術(shù)和方法，加快甜菜新品種選育及甜菜種業(yè)與生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展提供科技支撐。

   近兩年，科研團(tuán)隊(duì)收集鑒定甜菜核心種質(zhì)資源324份，完成了抗病性、產(chǎn)質(zhì)量等20多個(gè)農(nóng)藝性狀的采集工作，利用高通量測(cè)序技術(shù)完成了306分甜菜核心種質(zhì)資源材料的重測(cè)序，以根產(chǎn)量、含糖率、抗病性等重要育種性狀開展了全基因組關(guān)聯(lián)分析。

分子輔助標(biāo)記加快育種進(jìn)程

   甜菜是典型的異花授粉作物，雜種優(yōu)勢(shì)顯著，但其花器較小、且為無限花序，人工去雄幾乎不可能，利用雄性不育系配制雜交種是目前甜菜育種唯一的有效途徑。

   為了加快甜菜品種選育速度，特別是甜菜單芽雄性不育系及保持系選育，課題組研究開發(fā)了可用于鑒定甜菜細(xì)胞質(zhì)分子標(biāo)記引物，在實(shí)驗(yàn)室用凝膠電泳的方法，使甜菜細(xì)胞質(zhì)鑒定時(shí)間從常規(guī)三代(6年)縮短到一天就可以完成。目前，課題組已完成3000多株甜菜細(xì)胞質(zhì)類型鑒定工作，為甜菜單芽雄性不育系及保持系選育提供了指導(dǎo)，大大提高了單芽雄性不育系及保持系選育速度和效率。

利用基因組編輯技術(shù)創(chuàng)制甜菜單倍體誘導(dǎo)系 解決甜菜自交純系提高育種效率

   自交系選育是雜種優(yōu)勢(shì)利用的基礎(chǔ)，由于甜菜屬于異花授粉作物，高度自交不親和導(dǎo)致甜菜自交結(jié)實(shí)率低，很難產(chǎn)生純系，一般情況下穩(wěn)定一個(gè)雜交后代需要12-16年的時(shí)間，單倍體誘導(dǎo)系是解決自交純系的有效途徑，因自然界中甜菜沒有單倍體誘導(dǎo)系，課題組期望利用基因組編輯的方法創(chuàng)制甜菜單倍體誘導(dǎo)系，進(jìn)而有效解決甜菜自交純系和提高育種效率。

   目前，課題組已構(gòu)建了用于甜菜單倍體誘導(dǎo)系創(chuàng)制的甜菜基因組編輯載體4個(gè)，3個(gè)載體已在煙草上得到了功能驗(yàn)證，獲得轉(zhuǎn)基因煙草T0代種子。

利用轉(zhuǎn)基因技術(shù) 開展抗除草劑甜菜新種質(zhì)創(chuàng)制

    針對(duì)我國(guó)甜菜機(jī)械化種植后草害問題，課題組以建立甜菜高效遺傳轉(zhuǎn)化體系和完善甜菜高效遺傳轉(zhuǎn)化方法為目標(biāo)，重點(diǎn)開展抗除草劑甜菜新種質(zhì)的創(chuàng)制研究。目前，課題組已經(jīng)開展了甜菜不同基因型等的比較分析，從48份甜菜資源材料中篩選出高分化率材料7份，建立了高效的甜菜轉(zhuǎn)化體系。篩選出轉(zhuǎn)化率較高的基因型甜菜材料2份，優(yōu)化農(nóng)桿菌介導(dǎo)甜菜高效轉(zhuǎn)基因技術(shù)1套，為未來甜菜轉(zhuǎn)基因品種的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

單芽抗叢根病雄性不育 雜交種選育

   上世紀(jì)90年代，因甜菜叢根病泛濫，甜菜單產(chǎn)和含糖率大幅下降；因沒有單芽種、農(nóng)機(jī)具和配套農(nóng)藝技術(shù)限制了機(jī)械化作業(yè)，加之農(nóng)民勞動(dòng)強(qiáng)度大、成本高、效益差，人們不愿種甜菜，導(dǎo)致全國(guó)范圍內(nèi)，特別是我區(qū)整個(gè)甜菜產(chǎn)業(yè)失去優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)業(yè)整體萎縮。

   課題組從上世紀(jì)90年代針對(duì)抗叢根病和遺傳單芽進(jìn)行抗病育種，育成了我國(guó)第一個(gè)在叢根病地塊含糖率達(dá)16%以上甜菜抗叢根病新品種“內(nèi)甜抗201”，解決了我國(guó)甜菜叢根病的抗原基因問題；育成我國(guó)第一個(gè)甜菜單芽雄性不育雜交種“內(nèi)甜單1”，突破了我國(guó)自育品種由多芽種向單種轉(zhuǎn)變的資源技術(shù)瓶頸。到目前審定抗叢根病品種4個(gè)，單芽抗叢根病雄性不育雜交種6個(gè)，2019年國(guó)家登記單芽抗叢根病雄性不育雜交種1個(gè)“NT39106”。

甜菜新品種示范

   2019年，課題組對(duì)選育出的適宜機(jī)械化種植的甜菜單芽雜交種在內(nèi)蒙古包頭市達(dá)茂旗、呼和浩特市土左旗進(jìn)行了400畝的示范推廣，示范區(qū)畝產(chǎn)量達(dá)4394.8kg，比國(guó)外對(duì)照種KWS2314單產(chǎn)提高4.19%；含糖率17.01%，比對(duì)照提高1.08度，選育出的品種表現(xiàn)出良好的產(chǎn)質(zhì)量和抗病性水平。

轉(zhuǎn)自《農(nóng)產(chǎn)品期貨網(wǎng)》