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小麦育种教育部工程研究中心

   现有科教人员93人,其中教授(研究员)25人,副教授(副研)40人。博士生导师 16人,硕士生导师36人。科教人员中具有博士学位的49人,占科教人员总数的52.7%。科教队伍中,国家、省部级突出贡献专家6人,陕西省教学名师1人,教育部“新世纪优秀人才支持计划”入选者1人,陕西省“三五人才工程”第二层次入选者5人;8位教师在国内学术团体任常务理事或理事,国家农作物品种审定委员会委员1人;小麦遗传改良与超级新品种选育创新团队一个。

本分中心根据长期工作积累和积淀,凝练3个研究方向,开展了小麦育种理论与方法的研究:

1. 小麦遗传育种理论与方法

本方向从奠基者开始,就特别注重植物遗传理论与作物育种实践的紧密结合,先后由赵洪璋院士、李振声院士、宁锟研究员等老一辈科学家选育推广了“碧玛l号“、“丰产3号”、“小偃6号”、“陕7859”、“陕229”和“小偃22”等70多个小麦优良品种,引导陕西及我国黄淮主产麦区6次小麦品种更新换代。为我国农业生产和粮棉油安全供给做出了重大贡献。

近年,本方向主要结合我国西部及北方区位特点,突出本地域有着丰富的小麦种质生态特性、尤其在抗逆性领域进行了深入的品种遗传改良研究;注重生产应用、遗传理论研究与育种实践紧密结合,性状研究与材料创新并重;研究的同时,选育出大批高产、优质、抗逆性(抗旱、抗病)优良、适应性广的小麦新品种;形成了一整套小麦抗旱节水、抗病抗逆、新品种选育的技术新体系。

2. 小麦杂种优势研究与利用

本方向主要以小麦雄性不育和杂种优势机理揭示为基础,多途径利用小麦杂种优势为前提,研究小麦杂种优势预测方法,揭示强优势组合选配规律,提高杂种优势的利用效率;建拓优势群亲本材料,优化制种技术,开发与不断更新小麦新组合,尤其是小麦强优势组合的示范与推广,以推动杂交小麦率先在我国大面积生产与应用。

近年,在新型不育系创制及其利用体系上,以多项专利技术,自主培育出的一批原创性不育系,一方面建立其高效利用技术体系;另一方面则对各不育类型形成的内在机理及其遗传特异性,在基因组学与蛋白质组学水平进行了深入的研究,有效地指导了杂交小麦的研究与应用。特别是自主研制与筛选、合成出小麦新型杀雄剂SQ-1,采用该杀雄剂已培育出一批具有“西杂”系列品牌的杂交小麦新品种,率先将杂交小麦在我国逐步推向了大面积生产;同时完善了小麦杀雄剂途径选育杂交小麦新品种及优化制种技术的全新中试与应用体系。

3. 小麦生物技术与育种

本方向主要以挖掘、发现与小麦有一定血缘植物中的优异基因资源;将其染色体、片段或基因导入栽培作物,创造异源新物种、新类型和新种质,揭示物种亲缘关系、异源染色体与基因的功能、遗传规律和机制,建立远缘杂交新种质创制及中间材料高效利用的科学程序和技术新体系,并将这些新种质及时提供于育种,强化育种的创新为重点。同时研究与利用小麦细胞工程、染色体工程、分子标记、基因克隆、转基因植物等现代生物技术;以及创制小麦新种质、新材料所对应的新方法,积极探索生物技术与传统的小麦遗传育种相结合的有效新途径,以强化分子设计育种的准确性,进而不断提高选育小麦优良品种的定向性。

近年,通过远缘杂交和染色体工程技术,自主创制出了一整套小麦缺体回交法、蓝粒单体选择法,以及自花结实缺体系统等小麦染色体工程工具材料,并将其应用于育种实践,有效地指导了小麦远缘杂交育种,选育出一批具有优异外源基因片段的优良品种已大面积应用于生产。

以西部旱区植物野生资源为载体,止目前,已将7 12 种禾本科杂草、14种野生棉分别与小麦杂交成功,创制出八倍体小偃麦、八倍体小滨麦、八倍体小簇麦等新物种14 个,小麦抗病、优异异源附加系、代换系和易位系新种100 多个及蓝粒单体系列,均已在育种中发挥了重要作用。

理论紧扣实践,利用远缘杂交与染色体工程技术,培育出以小偃系列为代表的一系列高产、抗逆、优质新品种,如小偃22、小偃926、小偃597、小偃137、小偃128、小偃166等,均在生产中发挥了巨大作用,取得了明显经济和社会效益麦。

利用自创自育品种,率先在国内外分离与克隆出小麦HMW-GS14 GS15亚基,并已在 DMBL 登录;小麦5+1O 优质基因的分离、转化,以及利用LEA3 基因、甜菜碱合成基因导入进行小麦抗旱基因工程研究已取得长足进展。

以自创种质材料为载体,应用分子标记技术已筛选出来自于外源的抗条锈基因、抗白粉病基因、雄性不育恢复基因等重要基因的分子标记,均已应用于作物分子设计育种。

应用细胞工程技术,创制出高效率小麦组培世代与利用镰刀菌毒素胁迫定向选择,建立起特有的普通小麦细胞工程育种体系,培育出大批小麦品种,如陕麦175、陕麦139、陕麦150、陕农757、陕农28、陕农78等,已大面积推广应用于生产,累计推广2亿多亩,取得了明显的经济和社会效益。

特别在小麦雄性不育机理、小麦品质分子机理、小麦抗性分子机理的揭示;小麦重要农艺性状基因分子标记、测序与克隆、小麦新种质创新、小麦分子设计育种等领域已在原有基础上跨到一个新的台阶。部分领域已完全进入到功能基因组学、蛋白质组学及对应代谢组学等研究,这些均为分中心小麦品种选育及基础研究提供了坚实理论支撑。

分中心主持与承担了国家支撑计划,“黄淮冬麦区南片优质高产专用小麦育种技术研究及新品种培育”;863计划,“强优势小麦杂交种的创制与应用”、“作物抗旱节水遗传性状鉴选与利用”;陕西省“13115科技创新工程重大专项,“陕西小麦育种工程”、“超级杂交小麦新品种选育及其示范与推广”;以及国家973重大基础研究,“主要农作物骨干亲本遗传构成研究”;国家自然科学基金,“华山新麦草谷蛋白和醇溶蛋白基因向普通小麦的导入及其分子克隆和品质效应研究”;国家跨越计划,“小麦优质高产新品种西农979、西农889、远丰175及其标准化栽培技术生产性试验示范”等多项联合攻关项目。在小麦特色广适新品种选育、超级杂交小麦选育、超高产小麦新品种选育材料的创制、优质、抗病、节水小麦新种质材料的创制、杂交小麦高效制种技术研制等诸多方面都取得的了长足的进展,近五年获国家、省部级奖励成果30项,选育出了西农979、西农889、小偃216、陕麦159、陕农138、陕麦715等共计22个小麦新品种;在杂交小麦新型杀雄剂研制、小麦不育性转化、小麦种质材料创新方法研究获国家发明专利9.强化小麦新品种的产业化开发和推广体系的建设,解决了小麦育种和生产应用中的诸多重大问题。