江禹奉:一心专注玉米单倍体育种技术创新
  • 发布单位:院办公室
  • 2020年12月21日 17时06分48秒
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广西农业科学院首届青年拔尖人才系列报道之二十三

 江禹奉:一心专注玉米单倍体育种技术创新

“玉米育种是一个长期而艰巨的工作,选育过程需步步为营。一个玉米新品种的育成并推广到农户手中,从材料收集与改良、自交系评价与鉴定、杂交组合的筛选与测试到新品种区试与审定等,整个流程一般耗时长达8-10年。”多年从事玉米育种创新工作的江禹奉深有感触地说道,“所以,在快节奏的现代生产和生活环境下,只有耐得住寂寞,沉得住心,扎实工作的人才能育出新品种上市,从而推动玉米生产的发展与进步。”

自2002年从华中农业大学毕业获得农学学士学位到广西农业科学院玉米研究所工作以来,江禹奉一直专注于玉米遗传育种和种质资源研究工作。由于玉米遗传育种知识的高度专业性,江禹奉常常感到知识与技能的不足,于是在2005年考取华中农业大学作物遗传育种专业硕士,进一步深入学习其中的知识与技能。

学习期间,江禹奉接触到已经在国内得到广泛应用的玉米单倍体育种技术,即通过诱导玉米育种材料产生单倍体籽粒,然后对单倍体植株进行染色体加倍,可实现仅需1年育成遗传背景完全纯合的双单倍体纯系,即DH系。DH系与利用常规育种技术如二环系法经过4-5年育成的自交系相比,具有高度整齐一致性,可直接用于组配杂交组合,选育玉米新品种。因此,单倍体育种技术能够显著提高玉米育种效率。

2008年,江禹奉获得了中国农业大学赠送的一种特殊玉米自交系 “农大高诱1号”。这个被行业内称为诱导系的特殊玉米自交系,在育种过程中用其作为父本对玉米育种材料授粉,可使杂交果穗产生3%左右的单倍体籽粒。单倍体与二倍体相比较,由于只有一套完整的染色体,使得玉米植株长势很弱,与正常二倍体植株差异很大。也因为单倍体只有一套染色体,自然条件下其雄花常常是不育的,这成为选育DH系主要的瓶颈因素。为破除瓶颈,提高玉米单倍体的加倍率,成为行业研究者一直努力追求的目标。在大量的玉米育种材料加倍过程中,需要规模化、低成本、操作简单的单倍体加倍方法的创新,对提高整体单倍育种技术的效率具有重要的意义。

在实践中,江禹奉摸索了利用秋水仙素处理的浸芽法、浸种法、注射法等玉米单倍体加倍方法,跟自然加倍相比,这些方法能一定程度提高单倍体的加倍率,提高获得DH系的成功率。通过诱导和加倍,2010年,江禹奉成功育成了广西首个基于生物诱导的玉DH系D001,随后利用这个DH系育成首个玉米杂交种桂单1125,分别通过了广西和贵州审定,并在生产上推广应用。

秋水仙素作为加倍试剂在植物倍性研究中应用较为广泛。然而,由于秋水仙素的剧毒性,是一种致癌物,配制成药液无色无味,使用过程对科研人员的健康具有较高风险。

为了降低风险,低毒药剂的筛选和应用成为新的创新目标。经过不断的试验,江禹奉筛选出如地乐胺等具有加倍效果的低毒除草剂。用滴心叶法等简易程序,处理3-5叶期的玉米幼苗,可实现规模化玉米单倍体加倍。加倍率跟自然加倍相比有显著提高,也跟使用秋水仙素注射法的效果相当。

在创新与应用并行的科研工作中,江禹奉先后创制出数百个DH系,鉴定出了一批配合力高、综合农艺性状好的DH系,利用这些DH系组配了大量的玉米新组合。

虽然广西玉米生产面积在全国占比很小,市场竞争激烈,开展玉米种质创新存在较大的压力。但因为广西具有独特的地理和气候环境,具有丰富的热带亚热带玉米种质资源,是热带玉米种质资源引进、改良和面向东南亚各国开展技术交流和产品输出的重要窗口,因而在国内玉米种质创新中具有重要地位。作为育种从业人员,江禹奉一直梦想育成广受市场欢迎的玉米新品种,实现把论文写在大地上的目标。

他满怀希望地说道:“通过努力,我希望未来能在玉米单倍体育种技术上有更大的突破,实现大幅提高玉米单倍体育种效率,提高育种成效和区域性竞争力,也希望通过锲而不舍的研究工作,把广西的玉米品种推广应用到广西以外的市场,特别是东南亚国家的市场,为热带亚热带玉米育种技术的进步贡献力量。”


江禹奉在诱导的玉米果穗上挑选单倍体籽粒


江禹奉在田间查看最新育成玉米品种的情况

院办公室  薛臣艺供稿/江禹奉供图  杨景峰审核

责任编辑:薛臣艺

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