傳統玉米純系的選育,周期長、效率低,是玉米育種過程中的限速步驟和“卡脖子”技術難題,陳紹江教授團隊在玉米單倍體育種領域的基礎理論研究及關鍵技術研發上取得了一系列原創性成果,解決了這一難題。
一、項目分類
關鍵核心技術突破
二、成果簡介
傳統玉米純系的選育,周期長、效率低,是玉米育種過程中的限速步驟和“卡脖子”技術難題,陳紹江教授團隊在玉米單倍體育種領域的基礎理論研究及關鍵技術研發上取得了一系列原創性成果,解決了這一難題。
(1)在單倍體誘導的理論層面實現重大突破:發現并成功克隆2個玉米單倍體誘導關鍵基因ZmPLA1、ZmDMP,并基于誘導基因在國際行率先建立了具有自主知識產權的小麥、番茄、油菜等雙子葉植物單倍體誘導體系,實現了單倍體誘導由二倍體向多倍體、由單子葉向雙子葉植物的拓展應用。相關論文在Nature Plants等作物研究領域的頂級期刊發表,在國內外居領先地位。
(2)突破關鍵核心技術瓶頸,創建單倍體育種高效技術體系:針對傳統的單倍體誘導效率低、單倍體鑒別不準和加倍困難等關鍵核心技術瓶頸,創建了基于雙誘導基因分子標記的高效輔助選育方法并育成了系列高效單倍體誘導系。單倍體誘導效率由原來的2%提高到15%左右;提出基于籽粒油分的單倍體鑒別技術原理,開辟了精準鑒別的新路徑,實現了單倍體的自動化和精準鑒別;創建了基于幼胚組織培養的鑒別和加倍工程化技術、高效芽苗加倍技術,實現純系全年、工廠化的高通量創制,效率提高5-10倍。基于上述關鍵技術的集成,成功構建單倍體工程化育種高效技術體系。
玉米單倍體育種高效技術體系已在全國170家育種單位規模化應用,推動了玉米育種模式的轉型和升級。使用該技術育成了以中農大678和京農科728等為代表優良玉米雜交種200余個,累計推廣面積超過1億畝。顯著提升了我國種業研發的創新能力和科技水平。該成果于2016年獲得教育部技術發明一等獎、大北農植物育種獎。番茄等重要雙子葉單倍體育種技術處于應用起始階段,目前產業對該技術需求強烈。
目前,玉米單倍體育種技術已經在全國規模化應用,顯著提升了我國玉米育種的科技含量,加速了種業創新,實現了玉米育種模式和流程的變革,為保障我國糧食安全起到了重要的支撐作用。番茄、油菜等雙子葉植物的單倍體育種技術的研發,在國際上屬于首創,是國際種業巨頭關注的焦點,未來將具有巨大的應用空間。
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