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种子“DNA”画出玉米丰收图

  京科968甘肃张掖大面积制种田

  编者按:种业作为国家基础性、战略性的核心产业,是关系到国家战略安全的根本所在。党的十八大以来,习近平总书记多次指出“中国人的饭碗任何时候都要牢牢端在自己手上”。北京多年来打造“种业之都”,在种业振兴方面取得了阶段性进展,逐步引领全国、走向世界。值此第三十届中国北京种业大会举行之际,北京美丽乡村网站特甄选北京种业振兴典型成果与您分享。

  玉米是我国种植面积最大、种业市值最高的粮食作物,约占粮食种植总面积的35%,其产量接近全年粮食总产量的40%,所以它的稳定生产,对于保障国家粮食安全具有举足轻重的作用。与美国等先进国家相比,我国玉米育种在不同领域呈现出领跑、并跑和跟跑共存的态势。目前我国玉米育种水平总体上已跃居世界先进行列,玉米种植自主选育品种面积占比90%以上,玉米育种对单产水平的贡献占到45%以上。尤其是近年来,新培育了一批高产、优质、宜机收籽粒新品种,在高产玉米、机收玉米、鲜食玉米和青贮玉米品种选育上成效显著。在前沿基础研究方面,先后克隆解析了一批玉米产量、抗病、耐旱等多个重要性状的关键基因,在单倍体育种、转基因、基因编辑、全基因组选择等领域某些关键技术有所突破,提升了我国玉米育种的技术水平。

  玉米Maize6H-60K SNP芯片相关信息展示

  其中,最具代表性的科研成果,就是北京农林科学院玉米研究所首席科学家赵久然带领其团队,利用近三十年的时间建立起中国自己的玉米品种DNA指纹库。目前,该指纹库已储存了10万多个玉米品种的“分子身份信息”,并开发兼容多作物、多标记、多平台的DNA指纹库管理系统,实现玉米品种分子身份证大数据信息化管理,相当于在分子水平上给每一个玉米品种建立了“身份证”。过去,每年抽检种子,田间做试验少则几个月、多则一年出结果,如今有了玉米标准DNA指纹库,用种子、叶片等组织提取DNA,做出其指纹与库里的标准指纹比对,一天之内就可以确定品种的身份。这极大地节省了检测成本,为品种审定、品种权保护、品种真伪司法鉴定、维护农民利益提供了强有力的科技支撑。

  基于KASP和芯片平台的玉米高通量分子鉴定和指纹构建流程

  北京农林科学院玉米研究所的玉米DNA攻坚,可以追溯到1993年开展的种子同工酶技术,10年间随着团队的潜心研究和分子技术的发展,2005年,玉米研究中心初步建立了玉米DNA指纹库,并逐步确定了适于建库和真实性鉴定的一套核心SSR引物组合;在SSR分子指纹鉴定研究基础上,他们不断与时俱进,研制形成集品种鉴定、品种确权、分子育种等多用途为一体的高密度maize6H-60K芯片;建立了高通量的SNP分子鉴定技术体系。相关技术成果大幅提高了分子检测的标记密度、鉴定通量,解决了指纹数据共建共享的问题,也为其它农作物分子鉴定技术研发奠定了基础。该技术在玉米品种区试审定、新品种保护、市场监测、司法鉴定等多个领域得到广泛应用,至今已累计检测玉米样品30多万份,培训国内外专业人员10000多人次,使玉米成为我国乃至国际上DNA指纹技术应用最成熟、应用案例最多的作物。

  经过玉米种业专家们的不懈努力,北京市全力打造“种业之都”取得了阶段性成果,种业创新研究成果突出。“京科”“京农科”“京科糯”等系列品种,由北京市农林科学院玉米所自主创新选育的大田籽粒玉米、鲜食玉米、青贮玉米三大系列200多个玉米新品种通过国家审定,居全国同行之首。

  京科968规模化制种

  其中,“京科968”凭借高产优质、多抗广适等多方面综合优势获得了2021年国家科技进步二等奖。它的特性是高产、优质、多抗、广适、易制种,种植面积连续多年超2000万亩,累计推广超1.5亿亩,增产超100亿公斤,成为我国当前春玉米种植面积最大的品种。“京科968”同时也是第一个通过国家审定的粮饲通用型玉米品种。在蜡熟期全株收获可做优质青贮玉米,达到国标一级;制种产量高,亩制种产量可达600公斤以上;除此之外它还有耐瘠薄节肥、耐干旱节水、抗病虫解药等等突出优点。连续多年被农业农村部遴选为全国玉米主导品种。并被誉为“我国近十年来作物育种标志性成果,可与国外抗衡的品种”。

  在鲜食玉米方面,我国已成为全球第一大鲜食玉米生产国和消费国。随着生活水平的提高,人们对鲜食玉米的味道、色泽、品质等方面提出了更高要求,通过科技创新,培育出更有营养、更好吃的鲜食玉米品种成为了育种专家追求的更高目标。“京科糯2000”自2006年通过国审以来,一直是我国种植范围最广、面积最大的鲜食玉米品种,累计已超过1亿亩,引领了鲜食糯玉米的育种和产业方向。它不仅在国内“遍地开花”还带着骄傲走出国门,成为越南等“一带一路”国家的主栽品种。仅越南每年种植“京科糯2000”超百万亩,占越南玉米种植面积60%以上。

  农科玉368果穗

  继“京科糯2000”之后,“农科玉368”“农科糯336”“京科糯768” “京科甜608”等品种也相继面世,其中,“农科糯336”是首创的高叶酸甜加糯营养强化新型鲜食玉米;“京科甜608”更是能够直接生吃的水果型甜玉米品种,让玉米像水果一样成为鲜食佳品。这些品种的面世,填补了市场需求的空白,丰富了消费者的选择。它们兼具甜玉米“甜、脆、鲜”和糯玉米“糯、绵、香”等优点,很快就成为百姓餐桌上的主流选择,进而持续引领全国鲜食玉米产品提档升级。其产品更是出口到全球50多个国家和地区,韩国大街小巷的烤玉米、欧美多国的超市都能见到“京科糯”的身影,每年出口的“京科糯”加工果穗产品数以亿计,提升了中国玉米产品的国际竞争力。

  赵久然表示,北京作为推进种业振兴重要区域和中坚力量,应以全球视野聚力打造“种业之都”,加大农业研发投入,继续推进农业科技创新,以优良种源创新为目标,充分发挥在京科研院所科技和人才优势,在传统育种、分子设计育种、种子质量检测等方面提升应用水平。同时,紧盯国际生物技术前沿,持续推动育种技术升级,在基因编辑、全基因组选择、人工智能设计育种等方面加大研究力度,加强前沿技术在育种中的应用,实现生物技术应用领域的跨越式发展。同时,继续加大科技帮扶工作力度,推动科研单位与京郊企业、农户等有机结合,确保种业成果能够落地北京,切实让京郊农民享受到种业科技成果。

  

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