迟播背景下确保小麦高产,这个农科所破了一道世界难题

2020-07-12 16:17:30 来源: 科技日报 作者: 过国忠

科技日报记者 过国忠

7月12日,科技日报记者来到扬州市宝应县曹甸镇顾家村了解到,今年这里种植的扬麦23,尽管比其它品种迟播40天,夏收实收亩产达到530公斤,比全省小麦平均亩产水平提高130公斤。

迟播40天的小麦,为何能实现高产优质安全?农业部长江中下游小麦生物学与遗传育种重点实验室副主任、江苏里下河地区农业科学研究所高德荣说:“ 28年来,我们所小麦育种团队针对长江中下游麦区,由于粳稻偏迟熟,导致小麦播期推迟和减产,以及造成赤霉病重发、频发的难题,在国家及部省级重大项目支持下,牵头组织国内多学科专家开展系统研究,在国际上率先创建出以‘两端快速发育’策略为核心的聚合育种技术体系,先后育成优质中筋小麦扬麦16和强筋小麦扬麦23,实现了迟播背景下小麦的高产稳产优质安全。”

多学科联合攻关,解决迟播获高产世界性难题

“长江中下游麦区是我国最大的稻麦轮作区,稻麦总产量占全国的三分之一以上。上世纪90年代开始,该区域水稻种植模式发生调整,由籼稻改种粳稻,虽然提高了稻米产量和品质,但粳稻偏迟熟,导致小麦播期推迟,迟播15天以上面积达40%。”高德荣说,迟播造成小麦冬前生长严重不足和灌浆期缩短,产量下降,一般减产50~60公斤/亩,严重迟播田块减产超过30%,还导致赤霉病重发、频发。同时,由于规模化生产程度提高后烘干晾晒条件不足,常引发小麦霉变和赤霉毒素二次污染,严重威胁粮食和食品安全。

如何解决迟播后短生长期内获得高产这一世界性难题?高德荣说,“生产上迫切需要耐迟播、抗赤霉病、早熟的小麦品种。1992年开始,我们成立由生物基因工程、遗传育种、作物栽培等领域的专家组成的攻关组,首创以“两端快速发育”策略为核心的聚合育种技术体系,率先将籽粒快速灌浆脱水性状选择用于小麦育种,解决迟播、早熟与高产结合的技术难题。

中国工程院院士程顺和介绍,攻关组采用大群体目标性状优先选择方法筛选创制前期生长快、灌浆快和早熟种质,利用前端快速生长和后端快速灌浆弥补生长期缩短对产量的不利效应,研发高效鉴定技术,系统开展灌浆脱水性状遗传改良,确定每穗结实粒数、籽粒硬度和沉淀值、抗侵染和抗扩展分别作为产量、品质和赤霉病抗性的核心选择因子,创造主要性状充分表达的时空条件,构建“耐迟播早熟 + 高产优质多抗”性状聚合育种技术体系。

在这个基础上,攻关组在国际上首次开展快速灌浆、脱水的生理遗传基础研究,解析了籽粒快速灌浆、脱水的生理基础,发掘了控制籽粒快速灌浆、脱水的QTLs和抗赤霉病新基因位点,为耐迟播早熟、抗病品种选育提供了基因资源和技术支撑,终于育成小麦新品种扬麦16和扬麦23,填补生产上耐迟播早熟高产抗赤霉病品种空白。

扬麦16和扬麦23灌浆速率,分别比目前其它主推品种高22.5%和19.8%,脱水速率高28.2%和34.0%,成熟期早3到5天,可免晒入库。从分别在江苏省和国家生产试验中比对照来看,扬麦16增产8.6%、扬麦23增产10.4%。其中,扬麦16连续八年被列为全国小麦主导品种,获得农业部中华农业科技奖一等奖。至今,获发明专利1项,制定标准3项,出版专著1部,发表论文45篇,研究成果整体达国际领先水平。

良种良法结合,推广“种-粮-技”一体化模式

“扬麦23赤霉病抗性稳定,且抗赤霉病基因/QTL与常用抗源苏麦3号和望水白等不同,综合农艺性状优良,在小麦抗赤霉病遗传改良中更易于利用,已被国内外作为赤霉病抗源广泛应用,提升了小麦抗赤霉病育种的整体水平。同时,由于赤霉病抗性强,一般可减少一次赤霉病防治,每亩省工节本25元以上,减药增效效果显著,减轻了环境污染,保障了粮食高产和食品安全。”高德荣说。

记者了解到,这2个迟播早熟高产品种审定以来,迅速取代原主栽品种成为新一代主栽品种。目前,已累计推广11162.6万亩,经济效益65.12亿元。其中,年最大推广面积1111.3万亩,约占该麦区三分之一。

在程顺和看来,扬麦23能迅速大面积推广,除了品种本身的优势,还离不开扬麦育种创新团队研制并推广的品质调优高产栽培技术和迟播应对技术,还有“种-粮-技”一体化的推广模式。

“我们在配套技术的支撑和保障下,充分发挥早发、分蘖强、穗型大、粒重高的优势,既能实现大面积生产亩产500公斤以上的高产,又能确保品质优良。迟播条件下的‘三补三促’高产栽培模式,提质补晚、增密补晚、调肥补晚,通过品种和迟播栽培技术的结合推广应用,保障迟播30天大面积生产亩产400公斤以上。”高德荣说。

在扬麦23育成初期,扬麦遗传育种创新团队就开展了提纯复壮工作,以原、良种繁育基地为品种和技术的展示窗口,组织农技推广人员、种植大户观摩,促进品种和技术的迅速推广。以供种为抓手,牵头农场或种植大户与粮食购销部门、面粉加工企业签订优质优价合同开展订单生产,并进行技术指导,构建“种-粮-技”一体化推广模式。

用高德荣的话来说,良种良法结合促成品种迅速大面积推广,扬麦23在较短时间内就成为我国第二大麦区长江中下游麦区推广面积最大的红皮强筋小麦品种,为实现稻麦双增产奠定了基础,对国家和区域粮食安全做出了重要贡献。

值得一提的是,近年来,为满足市场对面包、速冻水饺和高档方便面等食品消费增加的需求,江苏里下河地区农业科学研究所与江苏金土地种业有限公司联合种植户、收储企业、加工企业、金融企业等,组成扬麦生产产业联合体,开展了强筋小麦扬麦23的订单生产,并进行单收单储,原粮品质和产量明显提升,每亩增收100多元,提高了种植大户粮食生产积极性,有效推动了地区农业的高效发展,形成优质品种的种植规模效应。

(图片由本报记者过国忠摄)

责任编辑: 何沛苁