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【高校科技创新成果推介】保卫粮食安全,中国农大突破玉米育种“卡脖子”技术难题

2022-10-09 18:00:00
中国高等教育学会 https://heec.cahe.edu.cn

喜迎二十大,奋进新征程。2022年9月1日,由中国高等教育学会组织开展的“高等教育这十年 ——新时代、新科技、新内涵”云端系列活动已在云上高博会服务平台正式上线。

“高等教育这十年——新时代、新科技、新内涵”云端系列活动设立了“守正创新·教育现代化成果展”“开拓创新·高校科技创新成果展”“实践创新·大学生创新创业成果展”三大展区以及一系列行业云端研讨会,对企业、高校、大学生优秀创新创业成果进行集中展示,探索产业发展新模式、新合作、新思路。

开拓创新·高校科技创新成果展成果推介(七)

保卫粮食安全,中国农大突破玉米育种“卡脖子”技术难题

玉米是我国最重要的粮食作物之一,我国玉米自给率可达95%以上。我国农业主管部门主要负责人多次表示,玉米基本自给是中国粮食安全的底线。玉米是典型的利用杂交种优势农作物之一,由纯合自交系组配的优良杂交种是玉米持续增产的基础,因此,纯系选育是玉米育种的核心技术。但传统方式纯系选育存在着周期长、效率低等问题,如何提升创制纯系的速度一直是玉米育种的“卡脖子”技术难题。

中国农业大学陈绍江教授团队研究的单倍体育种技术能够在2个世代获得纯系,是目前纯系创制速度最快的方法之一,大大加快了育种进程。该团队历经十余年的努力,在玉米单倍体育种技术研究中再次取得突破,在基础理论研究及关键技术研发上取得了一系列原创性成果:

(1)在单倍体诱导的理论层面实现重大突破,发现并成功克隆2个玉米单倍体诱导关键基因ZmPLA1、ZmDMP,并基于诱导基因在国际行率先建立了具有自主知识产权的小麦、番茄、油菜等双子叶植物单倍体诱导体系,实现了单倍体诱导由二倍体向多倍体、由单子叶向双子叶植物的拓展应用。相关论文在Nature Plants等作物研究领域的顶级期刊发表,在国内外居领先地位。

(2)突破关键核心技术瓶颈,创建单倍体育种高效技术体系。针对传统的单倍体诱导效率低、单倍体鉴别不准和加倍困难等关键核心技术瓶颈,创建了基于双诱导基因分子标记的高效辅助选育方法并育成了系列高效单倍体诱导系。单倍体诱导效率由原来的2%提高到15%左右;提出基于籽粒油分的单倍体鉴别技术原理,开辟了精准鉴别的新路径,实现了单倍体的自动化和精准鉴别;创建了基于幼胚组织培养的鉴别和加倍工程化技术、高效芽苗加倍技术,实现纯系全年、工厂化的高通量创制,效率提高5-10倍。基于上述关键技术的集成,成功构建单倍体工程化育种高效技术体系。

该成果于2016年获得教育部技术发明一等奖、大北农植物育种奖。目前,玉米单倍体育种高效技术体系已在全国170家育种单位规模化应用,推动了玉米育种模式的转型和升级。该技术育成了以中农大678和京农科728等为代表优良玉米杂交种200余个,累计推广面积超过1亿亩,显著提升了我国玉米育种的科技含量,加速了种业创新,实现了玉米育种模式和流程的变革,为保障我国粮食安全起到了重要的支撑作用。番茄、油菜等双子叶植物的单倍体育种技术的研发,在国际上属于首创,目前处于应用起始阶段,是国际种业巨头关注的焦点,未来将具有巨大的应用空间。


活动专区:中国高等教育学会“高等教育这十年 ——新时代、新科技、新内涵”云端系列活动

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