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依託三亞資源優勢,不斷破譯棉花快速繁育技術密碼——
棉花育種在三亞一年一代變三代
棉花專家在查看棉花種子。

  本報記者 符吉茂 文/圖

  陽春三月,春暖大地。位於三亞市崖州區的中國農業科學院棉花研究所海南南繁基地(以下簡稱“中棉所海南南繁基地”)棉香四溢。三亞雖然不是棉花產地,但國內大部分棉花種子都源自這裏。今年3月9日,1000多斤“中棉所127”棉花品種寄往新疆,參加新疆棉花品種區域試驗。依託三亞得天獨厚的資源,原本一年只能進行一次的棉花育種,在三亞能變成一年四季都在繁育,一年可培育出三代新品種,加速了棉花品種更新換代。三亞這個非棉花產地,培育出了近200個棉花新品種,先後向國內多家單位提供遺傳材料10000餘份次,直接用作親本育成新品種近200個,累計推廣面積50萬畝以上的有50多個,在全國種植面積達5.5億餘畝。

  非棉花產地培育出近200個新品種

  挑選、採摘、脱棉……3月15日下午,在中棉所海南南繁基地內,中棉所生物技術研究室主任袁有祿、副研究員劉記正頂着烈日挑選優質棉桃。“經過我們培育攻關,一年可種出三代。”袁有祿自信地説,目前,他們的團隊正在破譯棉花兩年七代快速繁育技術密碼。

  作為中棉所海南南繁基地最早開拓者之一,袁有祿在三亞已經紮根30年。從最早的睡窩棚,一鋤一鋤地刨地,到現在採用現代化手段育種,袁有祿見證了南繁基地的變遷,也見證了我國棉花現代育種業發展歷程。30年如一日,袁有祿堅守在高温、高濕的温室或田間地頭,默默從事着繁重的棉花選育工作。近5年來,袁有祿承擔的項目有14項,其中主持11個,包括“973”計劃項目(棉花纖維品質功能基因組研究及優質高產新品種的分子改良)、“863”計劃項目(優質高產棉花分子品種創制)、國家科技支撐計劃、國家轉基因重大專項“轉基因優質纖維棉花新品種培育”、國家自然科學基金、科技部成果轉化項目、國家農業產業創新體系、河南省重大專項等項目。

  在中棉所海南南繁基地,像袁有祿這樣的“南繁人”還有很多。優異的氣候條件,使三亞成為棉花南繁加代育種的天堂。目前,三亞也是海南唯一的棉花南繁育種基地。每年9月到次年4月,科研人員像候鳥一樣來到三亞進行棉花南繁育種。“海南雖然不是棉花產地,也不是棉花主要消費地,但中棉所海南南繁基地圍繞野生棉資源和遠緣雜交資源材料蒐集、保存、創新利用,先後向國內多家單位提供遺傳材料10000餘份次,直接用作親本育成新品種近200個。累計推廣面積50萬畝以上的有50多個,在全國種植面積達5.5億餘畝。”劉記説。

  據介紹,日前,國家棉花產業聯盟在三亞落地,爭取利用2至3年時間將國棉科技有限公司打造成全國原棉、紗線、面料、服裝等交易結算中心。

  棉花品種培育一年一代變一年三代

  “這裏光照充足,是棉花南繁育種的絕佳之地。”袁有祿説,作為目前唯一的國家級棉花專業科研機構和全國棉花科研中心,中棉所自1959年起,就開始在三亞開展棉花南繁育種。經過60多年的發展,目前,中棉所在崖州和大茅兩個基地建成四季育種圃15000多平方米,實現棉花一年三代繁育水平,極大地促進了新品種培育進程。每年冬季,棉花育種科研人員將棉花種子從內地其他地方運到三亞育種,孕育出新一代品種。每年4月前後,科研人員再將新出的種子運往新疆等地,此時,北方等地已是春暖花開季節,正適合播種。於是,在三亞培育出來的新一代棉花品種在新疆等地生根發芽、孕育出新的果實。原本一年只能進行一次的棉花育種,變成一年四季都在繁育,一年出一代新品種變成一年可培育出三代新品種。正是因為有了海南南繁這塊寶地,中棉所在三亞先後培育出中棉所78、中棉所60、中棉所70、中棉所114、中棉所127等一大批優良品種。

  “雖然我們也像其他‘候鳥’一樣每年冬季都飛到三亞,與他們悠閒在三亞過冬不同的是,我們這些‘南繁候鳥’則是爭分奪秒培育棉花、水稻等新品種。”袁有祿風趣地説,為搶抓棉花育種時機,中棉所海南南繁基地科研人員每天早上6點忙到晚上7點。週末、假期與他們“無緣”,就連春節假期都在地裏忙碌。

  據瞭解,藉助海南氣候一年三代的有利條件,棉花“南繁人”將海陸雜交後代全部在海南連年加代繁殖,又不斷在高代羣體中選擇穩定、早熟、高產、優質的棉花新品系。目前,已經篩選出一系列穩定的早熟棉新品系,為早熟優質棉育種,以及新疆無膜棉品種的培育提供豐富的資源。目前,中棉所研究人員正在破解棉花兩年七代快速繁育的技術密碼。

  世界53個棉種38個在三亞活體保存

  為擴大和豐富棉花育種所需要的種質資源,世界各國都十分重視棉屬野生資源的收集和對野生種質的研究和利用。為此,中棉所海南南繁基地的棉花專家通過各種途徑先後從印度、美國、墨西哥、澳大利亞等地收集到許多野生棉種資源。“目前,世界上共發現53個棉種,包括49個野生棉種和4個栽培棉種。其中,位於三亞的中棉所海南南繁基地的國家種質三亞野生棉圃內,活體保存的棉種有38個和150多個種間雜種,無論是收集保存資源棉種數,還是雜種數均居世界第一。”袁有祿説。

  袁有祿説,雖然我國不是棉花起源地,但三亞地區具備棉花多年生長髮育所需的氣候條件。國家種質三亞野生棉圃建於1982年底,1986年初具規模。種植園佔地80餘畝,試驗地50餘畝,現有野生棉、近緣植物、半野生棉、種間雜種、工具材料、自然突變和人工誘變材料等7個專業種質圃,共佔地近10畝,常年宿生保存的材料500份左右。

  2011年起,中棉所專家先後赴美國、澳大利亞、巴西等棉花原分佈地進行野外考察,並收集到一些原始材料,豐富了種質圃的野生棉資源材料。該圃面向全國提供實驗材料,在棉屬分類、起源與演化等基本理論研究方面發揮了良好作用,成為我國棉花基於棉屬原始材料的基礎研究的素材源頭。“野生棉已成為我國棉花基礎研究和應用基礎研究資源的主渠道。促成了31項科技成果獲獎38次、500餘篇科技論文、100餘篇學位論文。”袁有祿説。

  目前,世界上只有兩家野生棉種質圃,一家在美國,一家在海南省三亞市,從宿生保存材料涵蓋的棉種數來看,我國野生棉種質圃已為世界上規模最大的棉花園。

  三亞每年棉花南繁育種產量超50萬斤

  3月9日,中棉所培育的1000多斤中棉所127南繁育種寄往新疆,參加新疆棉花品種區域試驗。“並非所有棉花育種都可以參加這個區域試驗。”袁有祿説,參加試驗的棉花品種必須達到產量高、品質優、抗病性強等特點。目前,中棉所利用海南南繁優勢培育的4畝中棉所127,預計能收種子600斤,在新疆能種200畝。

  劉記説,據初步統計,目前各地棉花專家在三亞培育的南繁育種5000畝左右,每年育種產量預計超50萬斤,運到新疆等地,按每畝播種3斤算,可滿足18萬畝的育種。

  袁有祿説,到20世紀80年代末,許多單位紛紛在海南建立棉花南繁基地。初步統計,目前在海南進行棉花南繁的單位百餘個,棉花南繁總面積5000畝左右。

  “在海南搞棉花南繁育種,從開始研究到試驗生產至少要八年,但也比內地少四五年時間。”袁有祿説,一般情況下,一個棉花新品系在海南培育要4至5年,在內地至少要8年。

  新的棉花種子培育出來後,還要拿到新疆等主要產棉地進行試驗。經過1年預試,2年正式試驗,1年生產試驗後才開始大面積推廣種植。

  3月15日傍晚,夕陽西下,袁有祿和劉記瞭望着南繁基地,他們相信,在不久的將來,棉花育種將迎來新一輪的更新換代。

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