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白皮小麦受青睐,但更易穗发芽 川农大研究有了新进展

时间: 2021-03-17 点击次数:


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四川农村日报 https://cbgc.scol.com.cn/news/990338?from=iosapp&app_id=cbgc

四川农村日报全媒体记者 杜铠兵

“白皮小麦更容易穗发芽,这是育种者和农民都知道的常识。然而此前,我们却一直不清楚背后的原因。”据四川农业大学小麦研究所王际睿教授介绍,我省属小麦穗发芽高发区域,因此长久以来农户多选择种植更抗穗发芽的红皮小麦。

相对于红皮小麦,白皮小麦品种一般产量潜力较大,因其皮薄且胚乳相对含量及商品麦出粉率较高,因此在销售上也更受青睐。小麦颜色与穗发芽之间有何内在联系?有没有可能研发出又白又抗穗发芽的小麦新品种?近日,四川农业大学小麦研究所一项新的科研成果帮助我们一探其中的奥秘。

穗发芽,一个世界性的难题

“当时下雨前收割的小麦,收购价大概是每斤一块一。下了第一场雨,价格降到八九角。再下一场,就只有五六角了。”回忆起2019年走访调研全国多个小麦产区,农民“靠天吃饭”的无奈之举让王际睿感受颇深:“下雨之后都想抓紧抢收,而租用的收割机往往忙不过来,农民就焦急地在路边等收割机。”

穗发芽小麦籽粒 受访者供图

经过漫长的生长周期,小麦直到成熟之后仍让人焦心的,就是这个老问题——穗发芽。穗发芽是指禾本科作物小麦、大麦、高粱、水稻等成熟但未收获的籽粒在高湿环境下穗上发芽的现象,严重影响产量与品质。我国黄淮麦区、西南冬麦区、长江中下游等麦区都是小麦穗发芽危害频繁和严重的地区,据中国农业科学院肖世和研究员调查统计,严重的时候,遭受穗发芽危害的麦区可占全国小麦总面积的83%。

穗发芽的小麦常常造成产量下降10%以上,严重时会导致收获后的籽粒完全发芽,不能用于加工生产。还会造成贮藏物质分解,仓储时发芽霉变。已经发芽的籽粒晒干后再次播种,还会导致发芽不一致、发芽率低等情况。

而一直以来,小麦穗发芽也是世界性的灾害。据了解,北欧和西欧沿海地区、智利、阿根廷、巴西、南非、津巴布韦、加拿大、新西兰等多个小麦产区都容易遭受穗发芽损害。

穗发芽危害的主要地区(《小麦穗发芽研究》 肖世和)

白麦红麦,颜色与穗发芽有何内在关联?

小麦籽粒有多种颜色,早在100多年前,人们就发现了白皮小麦更容易发生穗发芽的现象。虽然在农业生产上大家已经形成了共识,日本科学家Himi等经过统计和实验,也发现控制小麦颜色的R基因与穗发芽密切相关,但籽粒颜色与穗发芽之间的内在联系,却一直不得其解。

多种颜色的小麦 受访者供图

3月2日,四川农业大学小麦研究所/省部共建西南作物基因资源发掘与利用国家重点实验室、中国科学院分子细胞科学卓越创新中心、美国戴维斯加州大学等单位合作揭示了小麦籽粒颜色与穗发芽抗性关系的分子机制,相关研究成果发表于《New Phytologist》杂志。

“穗发芽抗性基因是阻止小麦穗发芽的帮手。”王际睿告诉记者,研究人员通过对717份中国地方小麦、502份世界主要小麦产区小麦品种的关联分析以及抗穗发芽基因定位,发现Myb10-D基因同时调控作物颜色与穗发芽抗性,具有“一因多效”的作用。

小麦籽粒颜色与穗发芽抗性关系 受访者供图

“简单来说,Myb10-D基因在控制决定小麦颜色的类黄酮合成,让小麦呈现更深颜色的同时,提高了控制穗发芽的植物激素ABA含量。”王际睿解释道:“如果保持抗性激素不动,只在颜色这条通路上做文章,就有可能创造以白色为背景的抗穗发芽的育种材料。”

破解小麦穗发芽的四川力量

四川农业大学小麦研究所的穗发芽研究从上世纪六十年代也已经开始。小麦研究所奠基人颜济教授曾经培育过一个名为“异源2号”的小麦品种,最终却因穗发芽问题无法应用到生产上。为此,颜济、肖世和、兰秀锦、王际睿等学者不停“接棒”,通过与国内外多所科研院校合作,将小麦穗发芽研究传承下来。

在第十三届国际谷物穗发芽会议上,王际睿教授成为该会议的国际组委会成员,并推动第十四届国际谷物穗发芽会议于2019年7月30日在成都召开。会上,王际睿教授团队向各国学者报告了小麦研究所对于穗发芽的最新进展,并得到了业内的认可和帮助,抵抗穗发芽的四川力量逐渐成长起来。

第十四届国际谷物穗发芽会议 受访者供图

“通过1000多份的筛选,已经找到了几份穗发芽抗性稳定的白皮小麦材料。”王际睿告诉记者,其中由吴兆苏、赵同芳等老一辈育种者鉴定到的四川白粒小麦地方品种“富顺沱沱麦”便有重要的科研与应用价值。此外,在小麦籽粒颜色与穗发芽抗性关系的分子机制研究基础上,通过生物育种手段调解小麦的颜色通路,也为培育白粒抗穗发芽小麦品种提供了重要的科学基础。

 

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