破解甘薯产业难题,“藏粮于地、藏粮于技”助力粮食安全

破解甘薯产业难题,“藏粮于地、藏粮于技”助力粮食安全 

——记2021年度广西科技进步二等奖“甘薯种质创新及优质高产系列品种选育与应用”

据悉,我院主持完成的项目“甘薯种质创新及优质高产系列品种选育与应用”,在2022年广西科学技术奖励大会上荣获2021年度广西科技进步二等奖。

甘薯原产于中南美洲,是世界上重要的粮食作物。近年来我国甘薯种植面积稳定在6000万亩左右,平均亩产约1.67吨,总产量约1亿吨,均居世界第一位。广西统计年均种植面积300多万亩,总产量约250万吨。广西区位优势独特,具有得天独厚的光、热和水资源,尤其是北海、钦州、防城港等沿海区域,一年四季均可栽种甘薯,对维持全国鲜食薯市场平衡和保障周年供应,具有重要的地位和作用,是我国最重要的鲜食薯优势产区。

长期以来,广西甘薯产业存在4个突出问题:一是品种类型单一、品质差、产量低,无法满足产业对品种的需求。二是栽培技术落后,缺乏良种良法配套。三是种薯种苗的繁育和供应体系不全。四是产业规划不到位,区域优势未发挥。针对上述问题,广西农业科学院玉米(旱粮作物)研究所陈天渊研究员带领团队,历经14年,围绕资源收集鉴定、种质创新、高效育种体系创建、品种选育、标准化技术集成、健康种苗繁育和产业布局等开展了一系列创新研究,解决了产业难题,助力“藏粮于地、藏粮于技”和甘薯产业高质量发展。

广泛收集资源,解决了基因短板问题

截止2020年底共保存国内外各类甘薯种质资源826份,其中广西地方种质479份(占比58.06%),提供国家种质库117份,建成了省级保存数量最多的基因库;发明“三轨制”种质资源保存技术,工作量减少2/3,安全性提高到100%;完成了种质资源的综合评价,获得高抗南方薯区主要病害48份、高淀粉10份、高花青素16份、高β-胡萝卜素15份、富硒31份、高可溶性糖6份;综合采用表型、SSR、SRAP分子标记数据探明了种质资源的亲缘关系,为亲本选配提供了科学依据;编印了130页资源彩色图谱,建立了广西甘薯种质资源数据信息管理系统,实现资源、数据、信息三共享,并提供了518份次种质及数据共享服务。

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甘薯种质资源圃

创新多项育种技术,提升了育种效率

首创“表型+分子标记双策略”核心种质构建技术体系,构建核心种质122份,占原始群体的20.8%,覆盖原始群体最大遗传多样性,建立广西第一张甘薯种业发展“芯片”,优良种质利用率提高了80%。应用航天育种技术获得突变材料25份;围绕核心种质,通过采用SLAF-seq技术开发129063个多态性SNP位点确定杂交亲本的选配、优化定向杂交方案解决亲本间杂交的不亲和性问题、采取暗处理+嫁接+海南异地种植等技术和手段克服亲本不开花难题等,创制出F1代杂交种子88.0万粒,实现了优良基因重组和聚合;发明“快速育苗法”革新传统人工破壳发芽育苗方法提高 F1代杂交种子利用率;创新杂交F1实生系的选拔指标,获优异新材料2166份;打破了传统的单季(秋季)鉴定模式,采用多季异地+广西/海南穿梭等“轮回选择”方法并结合采用现代检测技术,创建高效育种体系,充分鉴定基因与环境的互作,新品系的稳实性明显提高,实现育种年限缩短2~3年。

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基于SNP标记的甘薯核心种质亲缘关系

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 甘薯杂交区                      甘薯新品系鉴定圃

育成多类型品种,满足了产业发展需求

育成花青素型、胡萝卜素型、淀粉型、兼用型甘薯新品种10个,包括国家鉴定2个,广西审定8个,实现了品质产量同步提升及品种类型结构重大突破,满足了产业需求。其中,“桂紫薇薯1号”红皮紫花心,高抗疮痂病和中抗Ⅰ型薯瘟病,食味品质国家鉴定排名第1位,处国内领先,荣获2020年全国攻关“食味十佳”品种和获2016年全国甘薯高产高效竞赛“禾下土杯”三等奖;“桂薯10号”黄皮黄心,富含胡萝卜素,高抗蔓割病、抗茎线虫病、中抗黑斑病,荣获2019年“光友杯”全国高产竞赛一等奖、2020年“泗水杯”全国高产竞赛三等奖和2017年“天豫杯”全国高产竞赛优胜奖;桂粉3号淀粉产量和淀粉率国家鉴定均排名第2位,高抗蔓割病、抗黑斑病、中抗茎线虫病;10个品种的品质和产量全面高于对照,解决了品种单一、品质差、产量低的难题,促进了产业发展。

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桂紫薇薯1号                            桂薯10号

创新集成配套生产技术,助推产业高质量发展

创新“健康种苗繁育、平衡施肥、综合植保、安全贮存”等4大关键技术,集成高效配套栽培技术并制定地方标准,应用该技术比传统技术亩增产26.2%,为大面积推广提供了技术保障;提出了稳定桂中秋薯/桂北夏薯种植比例、提高沿海区域冬/春薯种植比例、形成区域之间供求互补、调剂市场供求余缺为核心的“两稳两提”鲜食薯供给策略,为产业布局提供了科学指导;创建新品种、新技术示范基地53818亩,开展培训20918人次,助推企业发展18家,创建品牌2个,促进了产业提质升级。

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合浦示范基地

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玉林示范基地

2006年至今,项目申请专利7项(授权4项),制定广西地方标准1项,发表论文22篇,登记成果9项,编写专著1部,在广西、广东、福建、贵州、山西、重庆等六省市累计应用727.4万亩,新增产值35.47亿元,新增利润31.88亿元。近三年,该技术成果应用面积418.64万亩,新增产值23.99亿元,新增利润21.79亿元。

                                      玉米所  李慧峰供稿/供图  陈天渊审核

责任编辑:薛臣艺

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