王雯玥 肖永貴 楊建倉 譚光萬，2

（1中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所，北京100081；2大連海洋大學經(jīng)濟管理學院，大連116023）

主要作物遺傳育種綜述
——中國農(nóng)業(yè)科學院作物學博士后論壇

王雯玥1肖永貴1楊建倉1譚光萬1，2

（1中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所，北京100081；2大連海洋大學經(jīng)濟管理學院，大連116023）

第二屆中國農(nóng)業(yè)科學院作物學博士后學術論壇于2016年11月28-29日在作物科學研究所成功舉辦。論壇以“主要作物遺傳育種”為主題，邀請中國科學院院士、農(nóng)業(yè)政策專家、國家“千人計劃”特聘專家、“萬人計劃”領軍人才，以及國內(nèi)遺傳育種領域的專家學者、在站博士后作主旨報告。從國家戰(zhàn)略規(guī)劃和現(xiàn)實需求出發(fā)，針對國內(nèi)外農(nóng)業(yè)發(fā)展形勢、國家糧食供給側改革、作物育種前沿、遺傳改良策略、科學精神及科研人員基本素養(yǎng)進行了深入探討和交流。中國農(nóng)業(yè)科學院作物學博士后學術論壇已成功舉辦了二屆，每屆論壇以“立地”文化為主要命題，結合農(nóng)業(yè)前沿、科技發(fā)展、科研匠心為副命題，通過邀請國內(nèi)外知名專家和學者為博士后及廣大青年學者作報告，旨在形成具有廣泛學術影響力，融會國際科研力量，切實推進農(nóng)業(yè)科技協(xié)同創(chuàng)新，激發(fā)優(yōu)秀青年人才科研潛力，搭建學術思想吐故納新、技術經(jīng)驗交互提升、人才培養(yǎng)薪火相傳的重要平臺。

作物科學；遺傳育種；前沿技術；博士后論壇

2016年11月28-29日，由中國農(nóng)業(yè)科學院博士后管委會辦公室主辦，作物科學研究所承辦的“2016年作物學博士后學術論壇——主要作物遺傳育種”在北京中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所召開。中國農(nóng)業(yè)科學院黨組成員、人事局局長魏琦，作物科學研究所所長劉春明，作物科學研究所黨委書記孫好勤等領導參加開幕式并致辭。中國科學院李振聲院士、國家“千人計劃”特聘專家徐云碧研究員等作物遺傳育種領域知名專家和青年學者共10人作了專題報告，中國農(nóng)業(yè)科學院青年科技人員、博士后和博士共計百余人參加了本次學術論壇。

作物育種是實現(xiàn)糧食增產(chǎn)增收的重要技術，發(fā)展良種科技必須與育種技術緊密相連，國家推進現(xiàn)代種業(yè)，要靠代代科技工作者的不懈努力，青年科研人員更是重任在肩、責無旁貸。當代青年科技人員應該認清自己在國家科研發(fā)展戰(zhàn)略中的歷史定位，增強使命感、責任感，勇于擔當，潛心向優(yōu)秀科學家學習，勤懇鉆研，將個人努力目標與行業(yè)發(fā)展形勢保持一致。國民經(jīng)濟和社會發(fā)展“十三五”規(guī)劃綱要中明確提出“發(fā)展現(xiàn)代種業(yè)，開展良種重大科技攻關”。本屆論壇從國家戰(zhàn)略規(guī)劃和現(xiàn)實需求出發(fā)，聚焦“主要作物遺傳育種”，邀請知名專家和學者圍繞小麥、玉米、大豆等主要作物遺傳育種研究進展和前沿、糧食供給側改革、科研素質(zhì)與科學精神等方面的內(nèi)容進行了匯報和交流。

1 主要作物遺傳育種前沿

1.1小麥 國家小麥改良中心主任、國際玉米小麥改良中心（CIMMYT）中國辦事處主任、國家“萬人計劃”領軍人才、中國農(nóng)業(yè)科學院科技創(chuàng)新工程小麥親本創(chuàng)制與新品種選育創(chuàng)新團隊首席科學家何中虎研究員系統(tǒng)總結了國內(nèi)外小麥研究進展與生產(chǎn)面臨的挑戰(zhàn)，主要進展包括基因組學、健康、赤霉病、芯片技術、國際協(xié)作網(wǎng)等，指出我國在應對氣候變化、改進品質(zhì)、提高抗病性等方面面臨的挑戰(zhàn)，兼抗型持久抗性將是小麥抗病育種發(fā)展的重要趨勢。成株抗性表現(xiàn)苗期感病、成株期抗病，為非小種專化抗性，多為持久抗性，聚合3～5個微效基因即可育成高抗型持久抗性品種。CIMMYT率先發(fā)現(xiàn)并利用兼抗型成株抗性，即一個基因或QTL兼抗多種病害。何中虎課題組對抗源篩選、抗性基因定位與分子標記發(fā)掘、兼抗型成株抗性種質(zhì)創(chuàng)新進行了20年系統(tǒng)研究，建立了基于微效基因一因多效的兼抗條銹病、葉銹病和白粉病的成株抗性育種新方法，包括成株抗性鑒定、親本選配、分離世代群體大小、田間選擇標準、高代材料多點鑒定與分子確認等技術，育成BFB10等100多份兼抗三種病害的成株抗性品系，已在甘肅農(nóng)業(yè)科學院等15個育種單位應用。何中虎研究員指出多學科合作是解決小麥品種抗性的關鍵，并用諾貝爾獎獲得者Norman Borlaug博士的名言鼓勵年輕科研工作者了解生產(chǎn)實際需求，為解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)瓶頸問題做出貢獻。

作物功能基因組創(chuàng)新團隊骨干程治軍研究員作了“人工多倍體與現(xiàn)代生物技術”的報告。作為鮑文奎院士的學生，程治軍研究員先講述了鮑文奎院士科研匠心及他在人工多倍體和小黑麥遺傳育種研究上取得的成就。從20世紀50年代開始進行人工多倍體研究，在人工創(chuàng)制數(shù)百個八倍體小黑麥原始品系的基礎上，經(jīng)過了40余年十多輪的改良，選育出數(shù)個在綜合農(nóng)藝性狀和種子飽滿度上有明顯改良的品種，于自然環(huán)境差、土壤貧瘠、病蟲害頻發(fā)的貴州省山區(qū)推廣種植。同時，鮑文奎院士還帶領課題組開展了四倍體水稻的研究，經(jīng)過群體改良的四倍體水稻的綜合農(nóng)藝性狀也較原始品系明顯提高，達到了當時推廣品種的產(chǎn)量水平。尤其是，利用改良品系開展的花藥組織培養(yǎng)研究，得到了一批表型特異的組織培養(yǎng)突變體。

在本次報告中，程治軍研究員從細胞遺傳學的角度解析了八倍體小黑麥改良的機理，特別指出了黑麥的2R染色體與八倍體小黑麥的難脫粒性狀有關，5R染色體的短臂5RS與八倍體小黑麥的染色體組穩(wěn)定性有關，在八倍體小黑麥的改良過程中，2R和5RS都先后丟失，并以額外的2D或2A代替。針對四倍體水稻花藥突變體的基因克隆，程治軍研究員特別指明了這些突變體在基因克隆研究中的特別之處。該報告詳細講解了多種人工多倍體在現(xiàn)代生物技術研究中的作用，開闊了年輕博士后和青年學者們的視野。

小麥親本創(chuàng)制與新品種選育創(chuàng)新團隊成員肖永貴副研究員主要從事小麥育種和高產(chǎn)生理遺傳研究，針對全球氣候變化趨勢及作物育種面臨的挑戰(zhàn)，他提出未來作物品種產(chǎn)量改良應重視5個方面：（1）發(fā)掘并利用作物耐脅迫相關基因；（2）建立精準且高通量表型系統(tǒng)；（3）探索外緣種屬耐脅迫的種質(zhì)資源；（4）重視遠緣雜交，擴大遺傳基礎，創(chuàng)制新類型材料；（5）充分利用生物學技術，實現(xiàn)多優(yōu)良基因聚合，提高育種效率。當前小麥親本創(chuàng)制與新品種選育團隊工作重點是提高選擇效率，加速育種進程。在提高選種效率方面，該團隊從表型組和基因組學出發(fā)，加強表型和基因型鑒定通量，重視方法探索，已建立高通量分子標記發(fā)掘和轉(zhuǎn)化平臺，正在組建高通量表型鑒定系統(tǒng)。肖永貴副研究員結合自己工作實際，以小麥莖稈糖相關基因的標記開發(fā)和分子輔助育種為例，詳盡講述了基因型發(fā)掘平臺和新品種選育工作，并談到自己分子育種的體會和感想及未來育種工作設想。該報告由育種理論到實踐、由分子遺傳的抽象到具體工作，深入淺出，激起多數(shù)青年科研人員對分子育種工作的興致。

1.2玉米 作物科學研究所副所長、玉米產(chǎn)業(yè)技術體系育種崗位科學家李新海研究員結合國際和國內(nèi)玉米的種質(zhì)遺傳基礎和品種改良進展，重點講述了玉米種質(zhì)類群劃分、品種改良的發(fā)展及未來育種方向。種質(zhì)基礎決定遺傳改良豐度，是提高育種效率、發(fā)展種業(yè)市場的根本。我國目前包括五大種質(zhì)亞群，即四平頭、旅大紅骨、Reid群、Lancaster群、PB群；美國主要是SS類群、Non-SS類群；墨西哥（CIMMYT）和巴西等南美洲種質(zhì)類型豐富，分類明確，這些玉米種質(zhì)形態(tài)特異，各具特色。針對玉米種質(zhì)改良途徑，提出保持雜種優(yōu)勢，利用循環(huán)改良增加基因加性效應積累、提高一般配合力，選擇抗逆種質(zhì)及分子生物學技術等遺傳改良策略。種質(zhì)改良應采取近期與長期目標相結合，逐步開展群體選系，創(chuàng)制新種質(zhì)。李新海研究員針對我國當前玉米種質(zhì)改良面臨的機制不健全、技術不完善、尚不能滿足多元需求的問題與挑戰(zhàn)，指出構建國家玉米種質(zhì)改良體系，強化種質(zhì)基礎研究、新技術探索、特異種質(zhì)創(chuàng)新等發(fā)展對策，為我國玉米育種的快速發(fā)展指明了方向。

國家“千人計劃”特聘專家、中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所研究員兼國際玉米改良中心玉米分子育種高級科學家徐云碧研究員長期從事植物分子育種研究，致力于探索分子植物育種的理論及其在水稻和玉米中的應用，發(fā)展了數(shù)量性狀基因座位的分解、累加和克隆，基于種子DNA的分子標記輔助選擇技術，分子標記輔助選擇的全基因組策略，數(shù)量性狀基因座位的連鎖－連鎖非平衡聯(lián)合分析，遺傳學、基因組學和作物育種中的混合樣品分析，與基因型鑒定、表現(xiàn)型鑒定相并列的環(huán)境型鑒定等一系列新觀念和新方法。

報告中徐云碧研究員詳細地闡述了植物分子育種研究的進展，深入講解分子育種的理論、工具和方法及其在玉米非生物逆境抗性改良上的應用，還穿插介紹了研究中遇到的遺傳圖譜構建、高通量基因型和表現(xiàn)型鑒定以及植物遺傳和育種中的常用群體等相關內(nèi)容。傳統(tǒng)分子育種只考慮表現(xiàn)型與基因型，具有一定的局限性，徐云碧研究員團隊在前人基礎上引入環(huán)境型鑒定（Environtyping），并將一系列新概念、新方法、新技術以及應用前景做了詳細講解。徐云碧研究員詳細地比較了分子育種與傳統(tǒng)育種的優(yōu)點，他指出現(xiàn)在農(nóng)作物的實際產(chǎn)量與理論產(chǎn)量之間還存在很大差距，加快縮小這個差距的最有效方法是借助分子育種的手段，因為分子育種具有不依賴于測交、不依賴于特殊環(huán)境的鑒定、可以在早期進行全基因組選擇以及同時對多個性狀和復雜性狀進行選擇等優(yōu)點。報告后，徐云碧研究員還對在座科研人員提出的問題一一作了發(fā)散性的解答，深入討論了分子育種的必要性，以及如何開展學術交流合作等問題，參會的專家、學者受益頗深。

1.3大豆 大豆種植技術專業(yè)委員會副主任委員、秘書長孫君明研究員以“高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)廣適大豆品種遺傳改良與應用”為題，結合國內(nèi)外大豆生產(chǎn)現(xiàn)狀、育種團隊成就、性狀鑒定平臺建設和應用基礎研究等方面做了精彩的學術報告。2015年全球大豆總出口量為12662萬噸，中國是最大的進口國，占全球大豆出口量的62%。盡管我國大豆單產(chǎn)逐年呈上升趨勢，但種植面積縮減較快，且消費量增速較快，造成市場供需缺口較大，必然增加國外市場的進口。中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所大豆遺傳育種創(chuàng)新團隊，始終以提高大豆產(chǎn)量和品質(zhì)為目標，以選育優(yōu)良新品種、配套栽培技術、擴大品種種植區(qū)域、調(diào)動種植積極性、擴大種植產(chǎn)業(yè)為己任，堅持不懈，勤勤懇懇，選育出19個國審品種、32個省審品種，種植區(qū)域覆蓋全國大豆主產(chǎn)區(qū)60%以上，為我國大豆產(chǎn)業(yè)的發(fā)展作出了重大貢獻。突破性大豆品種包括中黃13、中黃30、中黃35和中黃37等。另外，團隊在生理、生化、遺傳機制上對自主選育的品種進行深入研究，建立了一套系統(tǒng)的品質(zhì)、抗性和適應性鑒定方法，規(guī)范了豆奶制作流程，明確了主要性狀的遺傳調(diào)控機理，完善了分子育種體系。該報告系統(tǒng)詳細地介紹了中國大豆產(chǎn)業(yè)面臨的迫切問題，闡述了育種在大豆產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的作用，并提出了具體的解決措施。

1.4谷子 國家谷子糜子產(chǎn)業(yè)技術體系首席科學家、中國農(nóng)業(yè)科學院科技創(chuàng)新工程雜糧作物材料創(chuàng)制和育種科研創(chuàng)新團隊首席科學家刁現(xiàn)民研究員的報告題目為“谷子的遺傳多樣性及作物模式植物的研究方向”。刁現(xiàn)民研究員首先從野生種、農(nóng)家品種和育成品種三個層次上系統(tǒng)分析谷子種質(zhì)資源的群體結構變化，從群體結構的角度分析了谷子起源以及從農(nóng)家品種到育成品種的遺傳多樣性變化。接著講述了將谷子劃分為春谷和夏谷兩種類型的分子基礎、谷子重要農(nóng)藝性狀的關鍵QTL位點，為谷子育種關鍵性狀的優(yōu)異等位基因發(fā)掘奠定了基礎。最后，他介紹了谷子和其野生種作物作為黍?qū)俸虲4光合作用模式作物的研究進展，討論了谷子作為模式作物的獨特研究方向。

2 糧食供給側改革與種植業(yè)結構調(diào)整

農(nóng)業(yè)部種植業(yè)司潘文博副司長做了題為“糧食供給側改革與種植業(yè)結構調(diào)整”的報告。他從分析我國當前經(jīng)濟新常態(tài)下的現(xiàn)狀和供給側存在的問題入手，認為我國當前經(jīng)濟存在“四降一升”的狀況，即“經(jīng)濟增長速度下降、財政收入增速下降、工業(yè)品價格下降、實體企業(yè)盈利能力下降、經(jīng)濟風險發(fā)生概率上升”。供給側不能及時跟上消費的轉(zhuǎn)變，從而導致供需錯位，資源錯配。農(nóng)業(yè)供給側從總量不足向結構性矛盾轉(zhuǎn)變，主要糧食產(chǎn)品高庫存和高成本并存情況突出。接著分析了我國農(nóng)業(yè)供給側問題產(chǎn)生的根源在于農(nóng)業(yè)要素投入結構長期失衡的局面沒有改變、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同不夠，沒有形成有競爭力的產(chǎn)業(yè)鏈體系，與市場經(jīng)濟相協(xié)調(diào)的規(guī)范化、機制化宏觀調(diào)控未形成，他提出在農(nóng)業(yè)供給側改革過程中要防范糧食產(chǎn)量滑坡、農(nóng)民增收難和政策弱化三大風險。最后，結合我國種植業(yè)結構調(diào)整的歷史和現(xiàn)狀，潘文博副司長指出未來五年我國種植業(yè)結構調(diào)整應注意“兩保、三穩(wěn)、兩協(xié)調(diào)“，即保障口糧、保障谷物自給；穩(wěn)定棉花、食糖、食用植物油生產(chǎn)；協(xié)調(diào)蔬菜供給的區(qū)域均衡和季節(jié)性均衡，畜牧和養(yǎng)殖業(yè)飼草的協(xié)調(diào)發(fā)展。

3 科研素質(zhì)與科學精神

著名小麥育種家、國家最高科學獎獲得者、中國科學院李振聲院士為參加論壇的博士后和青年科研人員，講述了科研需具備的素質(zhì)及他從事小麥遺傳育種研究的體會。

李振聲院士首先介紹他曾在中國科學院聆聽數(shù)學家華羅庚講怎樣學習、核物理學家錢三強講怎樣做研究和哲學家艾思奇講唯物論和辯證法報告的主要觀點，認為做科研具備會讀書、能熟練掌握實驗技術、能夠運用邏輯推理找出規(guī)律認識三方面的基本素質(zhì)，就可以提高科研工作的質(zhì)量和效率。然后，李振聲院士從開展小麥遠緣雜交研究的原因、對遠緣雜交三個難關的認識和克服方法、利用新種質(zhì)選育新品種、染色體工程育種四個方面暢談了從事小麥遠緣雜交育種的體會。李振聲院士在報告中回憶他從國家需求出發(fā)，支援西北建設到陜西楊凌工作，針對當時小麥條銹病大流行，從土壤水分研究轉(zhuǎn)入小麥遠緣雜交研究。通過20多年對小麥與偃麥草的遠緣雜交研究，克服了遠緣雜交生殖隔離、雜種不育和后代瘋狂分離的三大難關，育成具有持久抗條銹病的“小偃”系列小麥新品種。為了縮短育種年限，李振聲院士等人在Sears小麥非整倍體研究的基礎上，用遠緣雜交獲得的“小偃藍粒”，育成“藍粒單體小麥系統(tǒng)”和“自花結實的缺體小麥系統(tǒng)”，并建立了快速選育小麥異代換系的“缺體回交法”。李振聲院士等人用這套方法，僅用三年半時間，育成了新的小黑麥代換系。1986年，在西安舉行的第一屆國際植物染色體工程會議上，受到國際遺傳學界的認可。

最后，李振聲院士深情寄語青年科研人員，他說，“你們都是青年中的佼佼者，你們的家人、老師和政府都對你們寄予厚望。世界是我們的，也是你們的，但歸根結底是你們的。希望你們努力學習、努力工作、努力實踐，能有所發(fā)現(xiàn)、有所發(fā)明、有所創(chuàng)造，將來為國家做出實實在在的貢獻”。

在站博士后譚光萬博士以“董玉琛院士的治學道路與科學精神”為題分享了開展“董玉琛院士學術成長資料采集”項目的體會。他先簡介了“老科學家學術成長資料采集工程——董玉琛院士學術成長資料采集”項目的基本情況。董玉?。?926-2011），是著名作物種質(zhì)資源學家，我國作物種質(zhì)資源學科奠基人之一，中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所研究員，中國工程院院士。曾獲多項省部級和國家獎勵，其中獲得國家科技進步獎一等獎1項，國家科技進步獎二等獎2項。歷任中國農(nóng)業(yè)科學院作物品種資源研究所副所長、所長，中國農(nóng)學會遺傳資源學會理事長等職。2013年7月，“董玉琛院士學術成長資料采集工程”開始啟動，2015年該項目結題通過驗收。董玉琛院士的學術傳記《作物種質(zhì)資源總是情——董玉琛傳》，已經(jīng)交付出版社，預計2017年3月出版。在報告中，譚光萬博士將董玉琛院士的學術成長歷程劃分為學習成長期、學術方向確定期、學術起步期、學術活躍期四個時期，并提出董院士學術成長歷程給青年科技工作者所帶來的啟示。接著，他系統(tǒng)總結了董院士所取得的學術成就，并指出董院士在學術上具有循序漸進、勇于創(chuàng)新，胸懷大局、協(xié)作共贏以及敏銳的學術洞察力和前瞻性等特點，發(fā)掘出董院士身上所蘊含的不畏艱險、持之以恒、嚴謹求真、淡泊名利的科學精神。最后，譚光萬博士用董玉琛院士對農(nóng)業(yè)科研工作的體會——“腳踏實地，勇攀高峰”，激勵在座的青年科研人員向董玉琛院士等老科學家學習，繼承和弘揚科學精神，勇攀科學高峰。

4 結語

我國博士后制度建立于20世紀的80年代中期，是由李政道先生倡議，在鄧小平同志的關心支持下建立的培養(yǎng)使用科技人才制度。中國農(nóng)業(yè)科學院作為農(nóng)業(yè)科研的國家隊，承擔著頂天立地、快速發(fā)展的重要職責和使命。博士后是創(chuàng)新人才中最活躍的一個群體，也是中國農(nóng)業(yè)科學院高層次人才隊伍的重要組成部分。2016年是中國農(nóng)業(yè)科學院啟動實施博士后工作的第25年，為加強博士后的培養(yǎng)工作，促進博士后學術交流，提升科研水平，中國農(nóng)業(yè)科學院博士后管理委員會大力支持院屬研究所舉辦全院范圍的博士后學術論壇。本次論壇是中國農(nóng)科院博士后管理委員會首批全額資助的博士后論壇之一，它的成功舉辦為博士后及青年科技人員提供了一個了解學科動態(tài)和前沿、開展學術交流的平臺，也為今后的博士后論壇的順利進行提供了經(jīng)驗。

注：文中所引論壇匯報專家觀點已經(jīng)專家本人審閱同意。

2017-02-21）

譚光萬。E-mail：tanguangwan1988@163.com