“十五”国家863计划课题重大成果简介

 

主题/专项名称:现代农业技术主题

课题名称:糖料作物新品种选育

完成单位:福建农林大学

成果名称:抗旱机理研究与抗旱新品种选育

成果简介及应用前景

我国甘蔗年种植面积1800万亩,丘陵旱地植蔗面积占80%以上,干旱成为制约我国蔗糖生产竞争力的最主要因素,但我国甘蔗科研生产长期存在抗旱机理研究薄弱、品种抗旱性差的问题。在国家科技攻关、“十五”863等项目资助下,历经13年开展甘蔗抗旱机理和育种研究:历经13年(1990~2002)开展甘蔗抗旱机理和育种研究:1从四个方面揭示了水分胁迫对甘蔗细胞的伤害及其抗旱分子生理机制,提出了水分胁迫下甘蔗细胞伤害的原初自由基反应机制和多胺-ADC作用模式,明确了水分胁迫下光合作用降低在于蔗叶光合基因(pepcrbcS)表达下降所致;2、从亚分子水平上提出以丙二醛含量和质膜透性为主体的抗旱鉴定指标评价体系,被国家科技部采纳作为“九五”国家甘蔗育种攻关和“十五”863“糖料作物新品种选育”课题的鉴定标准,得到广泛应用,效果良好;3、利用叶绿素荧光动力学技术实现了甘蔗育种早期抗旱性与丰产性鉴定的有效统一,提高了抗旱育种效率,建立了甘蔗抗旱辅助育种程序;4、鉴定筛选出抗旱优异种质75份,提供了20份作为杂交亲本在甘蔗杂交育种上得到应用,已培育出23个无性系通过国家品种区试和审定;5、创新利用抗旱种质11份,利用现代生物技术和抗旱性鉴定评价技术体系,创造出20份优异中间材料,并培育出4个抗旱丰产高糖新品种;6、开展外源活性氧清除剂和VA菌根菌等生物或化学方法调控甘蔗抗旱研究,初步提出了甘蔗抗旱节水生产技术。研究成果技术先进,富有创造性,具有明显的新颖性,解决了甘蔗抗旱育种的关键技术,提高了旱地蔗区的蔗糖竞争力。整体上达到国际先进水平,其中在甘蔗水分胁迫的分子机理研究方面居国际领先水平,填补了国内外甘蔗抗旱分子生理研究的空白。该成果于2001年通过福建省教育厅组织的成果鉴定(闽教科鉴字[2001]2号),抗旱品种福农81-7452000年农作物新品种二等后补助,抗旱种质福农90-66522000年被评为国家农作物一级优异种质。

选育的抗旱系列品种近三年在华南蔗区累计推广1333.3万亩,新增产值60亿元,新增效益32.6亿元,其中2003年种植面积达600万亩,占全国甘蔗种植面积的1/3,取得重大社会经济效益;预计到2006年可推广到900万亩,占50%以上。我国主要甘蔗育种单位应用本研究建立的甘蔗抗旱性指标评价体系选育一批抗旱品种通过国家审定。鉴定的75个抗旱种质和20多个抗旱亲本,已选育出23个新品系进入国家区试或品种审定,一批高代材料正在进行抗旱性评价,尤其是新台糖16、新台糖22、福农81-745、CP84-1198等作为抗旱、丰产、高糖的轮回亲本每年配制杂交组合100多个、实生苗5万多株,有望形成抗旱品种推广使用一代、储备一代、选育一代的局面,彻底解决我国旱地蔗区甘蔗品种单一的局面。发表学术论文35篇,被国内外学者索要引用75次。


“十五”国家863计划课题重大成果简介

 

主题/专项名称:现代农业技术主题

课题名称:糖料作物新品种选育

完成单位:福建农林大学

成果名称:甘蔗引进品种的评价和推广应用

成果简介及应用前景

针对我国甘蔗品种资源缺乏,育种遗传基础狭窄和栽培品种落后等问题,17年间从17个国家和地区引进240个甘蔗品种,其中44个是各国80年代新育成优良栽培品种,14个是世界广为利用的著名亲本,39个是我国急需的大野后裔和抗病鉴别品种。引进数量之多,质量之高为我国甘蔗史首例,填补了我国甘蔗资源库的许多空白。在引进240个甘蔗品种和资源基础上,应用现代工程技术手段,对引进品种进行深入系统的研究和利用,在甘蔗数量遗传、生化标记、抗性鉴定,细胞亚无性系筛选和农艺特性及其配套栽培技术等6个方面取得国内领先的进展,在国内首次阐明在我国生态条件下240个引进品种的性状表现和利用价值,采用细胞工程脱毒扩繁与常规一年两采繁种结合,以良种基地为载体、国家区试为纽带,实行农科教结合,科研、企业、农户结合的推广模式,从1994年开始累计繁殖种茎44亿个芽,共1300万吨,每年组培扩繁数百万苗,使这批良种迅速覆盖全国植蔗总面积的1/5~1/6。在国内率先应用数量学原理和多元分析技术研究甘蔗的遗传变异及其同环境互作,划分基因型类群,对甘蔗常规育种程序加以创造性改进,缩短了育种周期。从细胞生化角度,提供外引甘蔗品种的生化标记,在国内首次以此为依据大规模鉴定引进品种的同种异名无性系取得成功。从亚分子水平探讨甘蔗水分胁迫下自由基机制,在国内外首次提出应用水分胁迫下膜脂过氧化的产物丙二醛含量作为甘蔗品种抗旱水平的生化指标,用于指导甘蔗抗旱育种,“九五”期间共选育出6个抗旱品种通过国家审定或省级技术鉴定,其中福农81-7454个抗旱品种获国家农作物后补助二等奖。发表68篇论文,为农作物品种引进、消化和新品种选育提供可资借鉴的模式。为全国50家生产部门和科研单位提供438()次优良栽培品种和高优多抗亲本无性系,各省利用上述引进亲本选育10个甘蔗新品种在“九五”期间通过国家审定,显示出引进品种对拓宽我国甘蔗育种遗传基础的巨大作用。选育鉴定出福引83-13F172、福引79-8、福引79-98个品种通过国家或有关省区品种审定。该成果获得2001中国高校科技进步二等奖。

通过甘蔗良种繁育基地扩繁、示范推广,从1994年开始到2000年止累计推广2243.56万亩,经济效益达46.1亿元,新增利税19亿元,近三年年均种植面积400~600万亩。取得显著的社会经济效益。引进品种的推广对改善蔗区生态环境、优化品种结构、巩固发展蔗糖业、增加农民收入、扩大劳动就业、发展运输、食品等相关产品具有深远意义。

 


“十五”国家863计划课题重大成果简介

 

主题/专项名称:现代农业技术主题

课题名称:糖料作物新品种选育

完成单位:福建农林大学

成果名称:甘蔗光合性能的遗传分析及高光效、高生物量能源甘蔗新品系选育

成果简介及应用前景

利用现代生理生化检测技术和生物技术首次筛选了100份甘蔗高光效种质资源,并从甘蔗中克隆了两个光合基因(pepcrbcS),提出逆境胁迫下光合作用的降低与其光反应效率的降低有关,其中光合基因表达受抑制是根本原因;揭示了甘蔗光合性能(PnFv/Fm等)遗传表现,建立了利用净光合速率等光合参数进行早代高光效、高生物量材料筛选和以荧光动力学参数为主的抗逆鉴定技术,完善了甘蔗丰产性、抗逆性和光合特性相互协调的亲本选配和后代选择的甘蔗辅助育种程序;在国内率先开展以高光效、高生物量、高可发酵糖含量为目标的能源甘蔗专用(或兼用)新品种选育,所培育的福农95-16305个品系通过多年多点试验,生物量高达177~201/公顷,可发酵糖含量达到25.729.2%,大大高于对照品种(闽糖70-611)并超过美国第二代能源甘蔗品种水平。主要创新点有 利用现代生理生化检测技术,首次筛选创建了100份甘蔗高光效种质资源,其中20份已应用于高光效、高生物量能源甘蔗育种; 首次成功地克隆了两个光合基因(pepcrbcS),提出逆境胁迫下光合作用降低与其光反应效率的降低有关,其中光合基因表达量的不足和抑制是根本原因; 完善了甘蔗丰产性、抗逆性和光合特性相互协调的亲本选配和后代选择能源甘蔗辅助育种程序; 提出C4植物甘蔗因基因型不同而存在光合“午休”观点; 在国内率先开展以高生物量、高可发酵糖含量为目标的能源甘蔗品种选育。经专家鉴定认为成果整体达到国际先进水平,某些研究成果具有创新性,其中甘蔗光合性能的遗传分析居国际领先水平。该成果于2001年通过农业部组织的成果鉴定(2001)农科果鉴字第071号)。

选育的五个能源甘蔗品系公顷生物量达177~201吨,蔗茎产量达124~141吨,按每吨180元计,公顷产值可达2.23~2.53万元,比糖料蔗(单产75/公顷,每吨250元计)增收3500~6500元,经济效益十分显著。同时能源酒精工业的发展将有利于国家能源、蔗糖业和种植业等产业结构调整,推广应用前景广泛。