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甘蔗所田春艳赴泰国总结报告
发布:田春艳   发布时间:2020-06-22   浏览次数:86    




国家外国专家局项目

团组培训总结



项 目 名 称 甘蔗高糖育种技术培训

项 目 编 号 P192039003

组 团 单 位 云南省农业科学院甘蔗研究所

培 训 人 员 田春艳

境外培训机构 泰国孔敬府大田作物研究中心

起 止 时 间 2019.12.08 - 2020.06.04





一、出访目的及境外培训机构简介

甘蔗是蔗糖的最重要来源,也是我省边疆民族地区脱贫致富的重要经济支柱产业。然而,我省甘蔗种植条件恶劣、生产性栽培品种非常单一、缺乏自主培育的突破性新品种。然而,杂交和选择是育种的两个最重要环节,因此,本次出访主要针对甘蔗种质资源杂交技术和品种选育技术进行学习培训,旨在提高甘蔗杂交和育种成效,挖掘育种新思路。

孔敬府大田作物研究中心(Khon Kaen Field Crops Research Center,KKFCRC),隶属于泰国农业部(Department of Agriculture, DOA)大田和新能源作物研究所(Field and Renewable Energy Crops Research Institute, FCRI),研究内容涉及甘蔗、花生、木薯、大豆等多种大田作物,是泰国重要的大田作物研究中心之一,也是泰国甘蔗育种的核心机构之一。其甘蔗育种部门,拥有17.6公顷的甘蔗杂交和育种基地(16°N, 102°E,海拔186m),具有丰富的甘蔗野生资源和良好的甘蔗自然开花条件。其选育的KK3是泰国种植面积最大的品种,约占总种植面积的80%,目前为止种植时间已长达10余年。

二、培训内容及关键技术要点总结

围绕出访目的,抵达KKFCRC后,与培训导师讨论并制定了培训计划。对甘蔗育种涉及的整个过程进行培训学习。重点培训学习了甘蔗杂交、品种选育、病害检测技术,学习了甘蔗蔗糖分(CCS)检测方法,并参观了长宿根甘蔗栽培农场、参加了甘蔗组织培养培训班、参与了花粉低温贮藏及萌发、甘蔗白条病原物的分离鉴定、甘蔗根系状况与抗旱性等研究试验。通过培训和学习,对甘蔗育种有了总体的了解,通过对各个环节存在的难题进行总结,思考,对今后的研究方向和有了清晰的认识,通过学习,也对改进工作方法,提高工作效率有了明确的措施。详细培训内容以及各个环节的技术要点总结如下:

1.甘蔗杂交技术

杂交是甘蔗育种中遗传变异的最主要和最重要来源,也是甘蔗育种的首要前提。泰国的甘蔗杂交80%为品种间杂交,品种和甘蔗属种间的杂交仅占约20%。甘蔗品种间遗传基础非常狭窄。

1.1 杂交方式和方法

甘蔗杂交方式包括有双亲杂交、开放杂交(open crossing)、多系杂交、自交4中。其中双亲杂交和自交为我国常用的杂交方式,开放杂交在我国不常采用,在泰国却很常见。即母本在田间进行自然授粉杂交,父本未知,如泰国栽培品种UT1(F172 OP)、UT2(IAC52-326 OP)均是采用开放杂交方式获得。

杂交方法采用亚硫酸营养液+高压包茎法。其中,亚硫酸营养液组成为:0.01% H2SO3、0.0025% H2SO4 、0.0025% HNO3 、0.01% H3PO4。用于高压包茎的基质为有机质。

1.2杂交过程

每天早晨观察亲本开花情况和花粉情况,并记录可用作母本、父本的蔗株数量→根据父母本性状特征及育种目标,组配杂交组合(要求父母本性状互补)→砍亲本,并用有机质溶液对母本进行包茎(注意亲本砍下来后始终保持蔗茎处于水中)→修剪已经完全打开的小穗→按照组合,将父母本移入杂交隔离帐中并固定好(母本:父本=1:3),确保父本稍高于母本→授粉约7天,于每天8点左右轻摇父本,使父本花粉散落于母本柱头上进行授粉→授粉完成后移出父本,进行母本套袋→将所有母本放置在亚硫酸营养液中,完成种子的发育和成熟过程,此过程约30天,期间每7天更换一次营养液→收获种子。

图1-1 营养液中发达的根系组织 图1-2 野外杂交室

注:图2中黑色桶中盛有亚硫酸营养液,约为桶体积的2/3,用于包茎的为有机质水溶液。

种子收获后进行播种,培育实生苗(与国内一致)。

1.3 杂交的关键技术要点及操作细节

(1)亲本砍下后,必须始终保持切口浸没于水中,这样利于保持花粉活性;

(2)组配组合时,母本:父本=1:3,确保能提供足量的花粉,提高杂交结实率,获得能反映群体所有遗传变异的实生苗群体;

(3)最佳授粉时间的把握:根据当地气候温度,选择适宜的授粉时间,即每天确保花粉活性最大时能及时完成授粉。例如:Tha phra 基地气温高,于每天8点进行授粉,而Phua Rua由于气温相对低,于9:00-10:00进行授粉;

(4)亲本移入杂交帐固定前,砍去一小截制造新的切口,这样利于吸收养分和去除被污染或感染病菌的切口;

(5)种子成熟阶段,每7天更换一次营养液,并如上操作,蔗株浸入营养液前制造新的切口以利于养分吸收。

2.甘蔗品种选育技术

整个选育包括5个环节(如图2-1所示),与我国的“五圃制”基本一致。






图2-1 甘蔗品种选育流程

2.1实生苗选择(Seedling Selection or 1st Selection

根据每个组合所获得的实生苗数量,分为家系选择和混合选择。

2.1.1家系选择(Family Selection):新植和1st宿根

试验设计:30-50苗/重复,组合/1行/重复,3-4重复,行距1.5m,株距50cm,对照2-3个(KK3、K88-92)。

数据收集:糖分含量(CCS),株高、茎径、丛重、节数、丛有效茎、开花习性。其中糖分含量为每个组合的糖分平均值,检测方法为:从每行(即每个组合)随机取10株,1株/丛,进行糖分检测,获得糖分含量、纤维分含量和纯度等数据。

选择标准CCS高于或约等于对照;丛有效茎数至少4;中大茎,株型直立;易脱叶;无水裂无侧芽,叶鞘无毛或很少;自然条件不开花或轻微开花,无主要病害和害虫感染。

图2-2 部分入选材料(家系选择) 图2-3 部分入选材料(混合选择)

2.1.2混合选择(Mass Selection): 新植

适用于实生苗数量较少,无重复。目的是根据农艺性状选择优良丛。数据收集和选择标准与家系选择一致。但单株选择不检测糖分含量,根据锤度进行糖分性状的选择。

2.2 第二次选择(2nd Selection): 新植和1st宿根

在此阶段,由于蔗茎较少,往往无法种植重复,为减少田块因素等造成的试验误差,采用Augmented Randomized complete block设计。

试验要求:对照3-4个,误差自由度≥10;1行/材料,行长8m, 行距1.5m。对照有重复,待测材料无重复(如图2-4)。

重要参数:校正值rj


式中,B 为区组数,C为对照品种数,M为所有区组中所有对照的某一性状平均值;

待测材料某一性状实际值计算方法如下:

其中,yij 为测量值。

其余数据收集和选择标准与家系选择法一致。实生苗选择完成后,将进行产量评价试验。

图2-4 Augmented RCB 设计(A-D为对照品种,e-o为待测材料)

2.3 产量评价试验

产量评价包括3个环节,主要过程总结如下表:

表2-1 产量评价的3个环节及方法

指标

初级产量试验

Preliminary Yield Trial

标准产量试验

Standard Yield Trial

农民产量试验

Farm Yield Trial

材料数

25-45

12-25

5-12

对照品种

1-2个

1-2个

1-2个

环境试点数

1个点

4-6点

6-12点

种植要求

4行/材料,行长8m,行距1.5m;3重复

4行/材料,行长8m,行距1.5m,3-4重复

5行/材料,行长8m,行距1.5m,4重复

选择年限

新植、1st宿根

新植、1st 、2nd宿根

新植、1st、2nd宿根

选择标准

产量,CCS,病害及害虫情况,农艺性状

产量,CCS,黑穗病抗性,农艺性状;宿根性

产量,CCS,农艺性状;宿根性;农民满意度

注:常用对照品种有KK3 、LK92-11、K88-92。

2.4 品种选育环节的关键技术要点

(1)明确的育种目标

KKFCRC的甘蔗育种主要有三个育种方向:糖料蔗、生物能源利用蔗、果蔗。针对不同的育种目标,每年配制不同类型的组合。糖料蔗的选育则以高产高糖品种间杂交为主;用于生物能源利用的则利用斑茅属进行杂交,对于果蔗的选育则以SP50(泰国比较有名的果蔗)的杂交利用为主,对于耐旱强宿根性品种的选育则以割手密为主线。尤其是在选种时,他们特别注重第一目标,生物能源利用蔗只关注生物量和纤维分,其他经济性状如糖分则不考虑,选育了TPJ04-768、TPJ03-452等高生物量和高纤维分品系。

(2)大量的数据收集

KKFCRC在选种的最早期,即实生苗阶段就进行了家系的CCS和纤维分检测,而在国内早期选择多基于锤度进行糖分性状选择。虽然锤度和蔗糖分CCS间存在正相关关系,但是二者之间的相关系数究竟是多少则无法精确估计。在检测CCS时也是严格遵循国际检测标准,严格控制环境温度。对其他农艺性状数据的收集他们也是非常认真的,产量基本都是实测,而不是测量株高、茎径就根据公式计算。大量的数据积累,获得了材料真实的田间表现能力。

3.甘蔗常见病害检测方法

3.1 甘蔗白叶病(Sugarcane White Leaf Disease, SCWLD

甘蔗白叶病是一种由植原体寄居甘蔗韧皮部筛管引起并对甘蔗生产造成毁灭性破坏的检疫性病害。白叶病在泰国所有蔗区均发生,无抗病品种,目前无有效防控措施,泰国主栽品种KK3易感白叶病。主要根据病症和分子技术进行检测。

3.1.1 DNA提取

疑似病叶→ 剪碎→ 加液氮研磨成粉末→ 加3mL提取缓冲液于研钵中→转入1.5ml离心管→ 65℃水浴30 min → 12, 000 rpm离心15 min→将上清液转入新的1.5mL离心管→ 加750uL氯仿异戊醇(25:24)混匀 → 12, 000 rpm 离心5 min →取上清液转入装有30uL 0.5M NaCl的离心管→ 加等体积无水乙醇轻摇混匀,此时可见白色絮状物→ 12, 000 rpm离心5 min →弃上清液,得到DNA沉淀→ 70%乙醇洗涤2次→ 过夜晾干DNA沉淀→ 100uL无菌水溶解DNA → 4℃保存备用。

提取缓冲液配方:2%CTAB ;2%PVP;2MNacL;25mM EDTA;200mM Tris base;20mM Na2B4O7·10H2O;1% C15H28NNaO3

3.1.2 DNA质量和浓度检测

利用超微量核算测定仪进行DNA质量和浓度检测,结果表明此方法提取的DNA纯度较高。根据样品的DNA浓度稀释为25 ng/uL,用于PCR扩增。


表3-1 部分样品DNA提取质量和浓度

编号

A260/A280

C(ng/uL)

编号

A260/A280

C(ng/uL)

编号

A260/A280

C(ng/uL)

A1

2.05

948.2

B1

1.95

306.9

C1

1.88

240.8

A3

2.00

396.2

B3

2.02

358.5

C3

1.92

221.0

A4

2.04

497.9

B4

2.01

500.7

C4

1.87

379.6

A5

2.06

798.7

B5

2.06

852.9

C5

1.89

144.5

A6

2.01

478.3

B6

2.05

597.5

C6

1.87

114.6

A7

1.99

354.4

B7

2.00

480.6

C7

1.90

99.0

A8

2.03

532.7

B8

1.92

165.0

C8

1.71

375.4

A9

2.01

595.3

B9

2.01

433.8

C9

1.79

212.9

A10

2.02

414.6

B10

2.02

455.8

C10

1.83

203.9

3.1.3 巣式PCR(Nested PCR)

表3-2 用于甘蔗白叶病检测的引物

引物对

引物名称

引物序列(5’-3’

1st set

MLOX

GTTAGGTTAAGTCCTAAAACGAGC

MLOY

GTGCCAAGGCATCCACTGTATGCC

2nd set

P1

GTCGTAACAAGGTATCCCTACCGG

P2

GGTGGGCCTAAATGGACTTGAACC


PCR反应体系如下:总体积20uL

无菌水 7uL

PCR buffer 1.5uL

2.5mM dNTPs 1.2uL

25mMMgCl 1.5uL

F/R 0.25/0.25uL

Taq DNA 聚合酶 0.3uL

DNA 模板 3uL 图3-1 PCR 扩增结果

注:电泳顺序分别为:marker,样品1-10,阳性对照、阴性对照;

PCR扩增同常规扩增程序,扩增产物经1.5%琼脂糖凝胶电泳检测,结果如图3-1。红色框中条带分别代表最大检测浓度和最小检测浓度,表明样品1-9已感染白叶病,10号为健康蔗株。

3.2 甘蔗花叶病检测(RT-PCR)

甘蔗花叶病的检测采用RT-PCRReverse Transcription PCR根据试剂盒操作方法,提取待检测样品RNA并反转录为cDNA,进行PCR扩增和琼脂糖凝胶电泳检测。所用引物序列为:

甘蔗花叶病毒:

SCMV-F: 5’-TTTYCACCAAGCTGGAA-3’;

SCMV-R: 5’-AGCTGTGTGCTGTCTGTATTCTC-3’;

甘蔗条纹花叶病毒:

SCSMV-F:5’-ACAGCAGAWGCAACRGCACAAGC-3’;

SCSMV-R :5’-TTCGGCAATCTCACTGGTCTG-3’.

其结果如图3-2。表明所检测样品无条纹花叶病毒,存在低浓度的花叶病毒。

A :样品 B:花叶病检测结果 C:条纹花叶病检测结果

图3-2 甘蔗花叶病检测

3.3 甘蔗白条病原菌的分离培养和鉴定

(1)病原物的分离和PCR鉴定

疑似样品采集(采集到8个样本)→病原物的分离培养(获得6个分离物)→纯化培养(NA培养基)→收集菌落提取病原菌DNA→DNA质量和浓度检测→PCR扩增→PCR产物电泳检测→产物纯化→测序

(2)病原物的接种鉴定

样品种植(KK3种植于营养袋)→接种液制备(浓度为1 OD)→待植株长到3-4叶时进行接种→注射接种,2ml/植株,每个分离物20株→对照接种清水→7天后进行二次接种(用蘸有接种液的剪刀剪去植株叶片)→7天后采集所有接种植株叶片用于提DNA→DNA质量和浓度检测→PCR扩增检测。


图3-3 病原物分离培养及接种液制备

图3-4 接种和接种后甘蔗白条病症状

图3-5 6个分离物的PCR 扩增结果及PCR 产物纯化结果


3.4 甘蔗病害检测的关键技术要点

(1)特异性引物的选择

例如,关于甘蔗白条病可以查到很多文献,有很多引物都可以用于检测。因此在选择引物前,可大量查阅文献搜集引物序列,并将搜集到的文献在NCBI数据库进行比对确认。选取具有特异性、对低浓度较敏感的核心引物用于检测。

(2)PCR扩增的反应体系优化

为确保检测结果的可靠性,在进行PCR前,应测定每个待测样本的DNA浓度,并将所有样本DNA浓度调为一致。针对不同的引物,优化PCR反应和扩增体系,确保凝胶电泳结果的准确性。

(3)保持试验环境干净,避免污染

分子实验最基本的要求就是避免污染。实验过程中应保持实验室环境干净,操作中严格遵循试验要求。例如,在利用Nested PCR进行甘蔗白叶病检测时,因为引物高度敏感,能检测低浓度的病原菌,稍微操作不慎极易造成污染,影响结果。

4.参观蔗叶还田技术延长宿根栽培年限的农场

甘蔗是多年生无性繁殖作物,延长宿根年限有利于节省劳动力,大大降低种植成本。然而,目前我国甘蔗普遍仅保留1-2年宿根,2年宿根的均较少,生产成本偏高,经济效益较低。泰国一农户曾应用蔗叶全还田技术,种植的LK92-11品种保留了长达19年的宿根,目前该技术在部分蔗区得到推广应用。

4.1技术要点

肥料准备25 kg尿素(46-0-0)或猪粪→加200L水搅拌均匀 →密封放置7天→搅拌均匀备用。

宿根管理:甘蔗砍收→使用蔗叶和蔗梢头完全覆盖蔗田→收获后立即用上述制备好的营养液喷洒蔗田(200L可喷洒9-10亩→培土后,雨季来临前或整个甘蔗生育期可适时喷洒2-3次。

4.2 试验结果

表4-1 KK3不同宿根年限产量统计表

生长季

产量(吨/rai

生长季

产量(吨/rai

新植

15

5th宿根

10

1st 宿根

-

6th宿根

-

2nd宿根

12

7th宿根

10

3rd宿根

-

8th宿根

8-9

4th宿根

12



Avg. CCS

13 %

注:表中数据来源于1个农民,种植品种为KK3,新植种植时间为2011年,

总种植面积为56rai(1 rai=1600m2≈2.4亩),土壤为沙壤土。







图4-1 宿根蔗田出苗及土壤状况



图4-2 与KKFCRC 专家参加宿根蔗田并合影

5.CCS 检测方法

样品准备:每份待检测样品至少6棵甘蔗,通常为10棵/材料。将待检测甘蔗砍为3截,并按上、中、下部混合,一部分用于榨汁检测旋光度和纯度,另一部分用于碾碎成蔗渣用于检测纤维分含量。

旋光度(Pol)和纯度检测:蔗茎压榨→ 取100mL蔗汁→ 先测锤度值→加2g Ca(OH)2 → 用磁力搅拌器搅拌混匀30 s→ 加4.66g AlCl3·6H2O →搅拌混匀1-2 min → 过滤 →滤液倒入全自动旋光仪(ATAGO,AP-300)→ 输入锤度值→ 系统自动计算并输出旋光度和纯度值。

纤维分含量测定:100g 蔗渣→装入小布袋→用洗衣机清洗,去除所有糖分等可溶性物质→旋转甩干10 min →煮沸30 min →自然晾干→ 80℃烘箱烘24h使彻底干燥 →称重。

计算公式如下:



式中,F 为纤维分含量,P1 为旋光度,B 为锤度

6.花粉低温贮藏及萌发试验

试验设计:贮藏温度分别为常温、4℃、-20℃和-80℃;贮藏时间为2周,4周,12周,6个月,2年。

测定方法及指标:花粉活力(1% KI),花粉萌发率(萌发营养液)。

表6-1 本试验花粉萌发营养液组分及浓度

成分

浓度1

浓度2

浓度3

Ca(NO)4H2O

470 mg/L

300mg/L

100mg/L

H3BO3

30 mg/L

100mg/L

400mg/L

MgSO7H2O

120mg/L

100mg/L

400mg/L

KNO3

10mg/L

-


蔗糖

220mg/L

300mg/L

200g/L

琼脂糖

0.5g/L

0.5g/L

0.5g/L

试验结果:通过贮藏后检测花粉活性,表明花粉贮藏在-20℃和-80℃是活性较好,贮藏2年后活性仍然高达80-90%。然而花粉萌发试验失败,未观察到花粉管。整个试验仅在玉米花粉中观察到少数几个花粉管。







图6-1 花粉活力检测和萌发情况











图6-2 玉米花粉萌发长出花粉管

7.参加甘蔗组织培养培训课

泰国是甘蔗白叶病发生最严重的国家,基于甘蔗白叶病传播途径主要是带病种苗和叶蝉。因此,为有效控制甘蔗白叶病,生产健康种苗是最有效的防控途径。。组织培养是指从植物体分离出符合需要的组织、器官或细胞,原生质体等,通过无菌操作,在人工控制条件下进行培养以获得再生的完整植株或生产具有经济价值的其他产品的技术。 其特点在于:一是可获得无菌植株,二是繁殖速度快。因此,利用组织培养生产健康甘蔗种苗有望控制泰国甘蔗白叶病。

图7-1甘蔗组织培养和健康种苗生产培训现场

3甘蔗育种中面临的挑战及解决策略思考

1.甘蔗杂交面临的挑战

(1)优良亲本不开花或难开花

杂交是作物育种中遗传变异的最主要和最重要来源。然而生产上,甘蔗开花并不常见。这是因为甘蔗开花会造成产量和糖分下降,影响甘蔗品质,在甘蔗品种改良和选育种过程中,开花一直被视为不利性状。因此,开花的材料在品种选育过程中都被淘汰了,这样进一步增加了杂交中要求亲本开花的困难。在泰国普遍种植的优良品种KK3亦是如此,不开花或非常难开花。难以进行杂交和利用。

相比较而言,泰国地处低纬度热带地区,甘蔗的自然开花条件较优越,而我国仅有海南和瑞丽两个杂交育种场,尤其是在瑞丽,普遍亲本的开花均需要人工光周期诱导,成本较高,有的种质利用光周期技术仍然难以诱导开花。

(2)花期不同步

花期不同步是甘蔗杂交中面临的又一挑战。花期不同步导致我们无法按照我们的意愿和需求进行杂交,造成好的组合做不了的局面。

(3)杂交结实率低

KKFCRC在2018/2019杂交季共完成442个组合,其中仅有149个组合有实生苗,约占33.7%, 其余293个组合未得到实生苗(占66.3%);而在这149个组合中,实生苗数量大于200苗的仅占22.1%,100-200苗的占20.8%,50-100苗的占16.8,50苗以下的占40.3%,杂交结实率非常低。然而,据研究报道,能真实、完全地反应遗传变异的群体数量至少是200个体。

2.最新研究进展及解决策略思考

(1)光质对诱导植物开花的影响

Jähne et al(2020)研究表明不同光质处理植物,对植物开花和生理影响较大。试验结果表明:日照长度、不同光质对植物生长具有重要调控作用。








因此,在光周期诱导甘蔗开花过程中,可进行探索利用不同光质进行诱导处理或进行交替诱导促进重要亲本的开花,提高诱导成功率。

(2)植物內源激素对植物开花的调控

內源激素是植物花芽分化的重要调节因子。目前报道的影响花芽分化的植物激素包括有GA、ABA、ZR、IAA等(Binbin Yan,2019)。研究结果表明,增加 IAA 、ZR含量(或降低ABA和 GA) 能促进花芽分化和结实率,增加谷物千粒重。

图片来源于Gampos et al, Journal of Plant Physiology, 2017

因此,利用植物激素诱导甘蔗开花,调节花期或许也是有望的。

(3)花粉的低温贮藏技术研发和萌发诱导

花粉保存一是可调节花期不遇的问题,二是可作为种质和基因交流的载体。花粉具有便于运输,无菌的特点,若有良好的低温贮藏技术和杂交萌发诱导技术,可直接将花粉用于国际间的种质交换。

目前研究结果表明,甘蔗花粉可在-20℃、-80℃、-180℃等低温条件下保存很多时间且具有较高的花粉活力。但是花粉的萌发试验却不尽人意,低温保存后虽然活力较高,却很难萌发,因此探索低温贮藏后诱导花粉萌发的适宜条件将具有重要应用价值。此项研究已在其他作物上取得了很大进展,但是在甘蔗上却寥寥无几。因此花粉的低温贮藏技术和萌发诱导可作为一项重要技术进行研发。

3.甘蔗品种选育环节面临的挑战及解决策略思考

(1)被众多的育种目标困住

虽然高产高糖是甘蔗育种的两大首要目标,但除此之外在选种过程中,我们往往还要求品种脱叶性好、抗病/虫性强、宿根性强、抗旱性强、分蘖多、早熟、不开花、叶鞘无毛、无蒲心等众多优良农艺性状。在选择时实在是难以下手。

因此,在甘蔗选育环节中,应针对不同的阶段设定明确的选择目标。


(2)基于表型和视觉的选择难以实现优良基因的选择

据专家指出,环境因素对甘蔗产量的影响占66%,基因仅占18%,对糖分的影响,环境因素占43%,基因占34%。由此可见环境对经济性状的影响如此巨大,而恰恰环境因素是我们无法掌控的。所以,怎样在环境条件下选择出那小部分携带优良基因的个体是值得我们考虑的。

利用分子标记进行选择是一种有效的途径,但是分子标记辅助选择MAS(marker assisted selection)仅适用于由单个主效基因控制的性状。然而很多经济性状,都是数量性状位点,受微效多基因调控,因此,MAS难以实现有效利用。近年来,随着分子生物学技术和高通量测序技术的发展,发展起了基因组选择(genomic selection,GS)技术。相信随着该技术的成熟和高通量特性,可为将来甘蔗选育环节提供科学指导。

(3)新型育种理念

美国糖业公司胡博士在一次会议中提出了“4S”的育种理念,“4S”即“super sweet”, “super density”, “semi-short”和“super profit”。据报道,甘蔗的理论糖分含量是30%,提高蔗糖分带来的经济效益是提高相同程度产量带来的效益的1.8倍。而目前栽培品种的蔗糖分含量为13-16%,具有较大的上升空间。但是,30%?这可能达到吗?

WICSCBS Inc Kennedy博士的报道给我们提高蔗糖分带来了希望。Kennedy利用轮回选择,获得了锤度高达30.5,蔗糖分高达25.3%的高糖材料。所以,进行高糖育种是非常有必要且具有科学性的育种理念。

对于育种人员来说,“4S”中的前3个S 都是不错的新型育种目标,最后一个“super profit”对于育种人员来说应是“super resistance”更加贴切。因为,随着恶劣气候条件的频繁发生,病虫害的严重威胁,对高抗、多抗甘蔗新品种的需求已日益突出。

4KKFCRC的科研优势分析

1.具有专业的团队,成员分工明确,团队间协作紧密

KKFCRC 从事甘蔗育种的科技人员仅有6人,其中还有2人参与了其他作物(花生、大豆)的研究,目前1人全职读博。1名带头人,1人负责杂交和实生苗选择,3人分别负责产量评价的3个环节,其中1人专门负责CCS检测。6人中,4人具有中长期或短期出国交流学习经历。其他团队亦是如此,成员大多都具有出国交流学习的经历。

另外,KKFCRC具有一支专业的分子病害检测团队,负责甘蔗、木薯等各种病害的检测。该团队各成员的分工也是非常细,有专门负责病原物分离培养的,专门负责测序的。育种团队人员在选育过程中需要检测的样本、需要进行接种鉴定、需要进行相关分子研究时,只需与该团队沟通,由该团队相关人员负责开展工作,团队间的协作非常紧密,充分发挥了科技人员的专业优势和团队优势。

2.项目的统筹安排、精简的科研评价体系

KKFCRC,科技人员不需要自己写项目申报书。项目一般都是由上级单位分配项目数额到KKFCRC,然后由领导组织所有科技人员一起讨论实施细节,根据每个人的工作内容分派研究试验,最后由各科技人员提交自己具体负责的那个实验汇总给带头人。而在我国,每个科技人员都需要独立的申报科研项目,对于年轻科技人员来说,往往思路不清,研究方向把握不准,导致申报的项目可持续性不强,没有延展性,做完项目就结束了,难以积累某一方面的经验。而在泰国,项目都是由带头人负责规划的,研究方向跟目标比较容易保持一致,实现研究的持续性。我们都知道“不忘初心,方得始终”,但是怎样才能守住我们科研中的“初心”是我们该思考的问题?另外我们的“初心”是否正确,是否行得通,这些问题对于年轻科技人员有时是很难准确把握的。

泰国的科研机构,没有项目、论文、专利、标准、品种等这些硬性的考核聘任指标。减轻了科研人员的负担,使科技人员能全身心的、认真的做好每一项工作。所想的就是做好我的每一项工作内容,而不是为了发表论文,为了报项目地去完成任务。在泰国,考核也就是写一个工作总结报告之类的提交即可。

3.完善的科研平台,实验室进行功能区域化

KKFCRC拥有完善的科研设备,并根据实验要求建立独立的功能实验室。具有CCS检测室、样品称量室、PCR室、测序室、灭菌烘干室、冰箱贮藏室、电泳室等。每个实验室虽然面积不大,却一系列相关的设备非常完善,实验室的设计布局非常方便,合理。真正做到了“麻雀虽小,五脏俱全”。每个实验室由专人负责,主要负责试验设备的使用及实验室安全。对于大型、贵重的设备也指定专人负责操作和培训,甚至连提DNA的缓冲液都有专人配制,常规的操作都在实验室墙上贴有详细步骤和试剂配方。

实验室配有试验助理,负责每天的器具清洗、灭菌、烘干等工作,大大减轻了试验人员的负担。科技人员只需要专心做实验就行,随时都有干净、已灭菌的实验器材可用,根本无需科技人员自己准备试验耗材,更不用说打扫实验室。

4.固定的临工团队,熟悉常规田间工作,能测能写

KKFCRC有20余人的临工团队,人员非常稳定,能辅助育种人员完成大量的田间种植、基地管理、数据收集和测量工作。科技人员只需进行田间指导和监督即可,大大减轻了科技人员的任务。在我国,特别是边疆城市地区,临工非常难找,不固定,且大多都是50岁以上的,很多都不识字,非常难以指导和辅助工作。很多数据测量工作完全靠科技人员,科研工作任务重,思考的时间少。

五、其他体会和收获

(1)泰国人民良好的心态

泰国是一个包容、和善和微笑的国度。泰国有很多的外来人,却都和睦安好。泰国人都有一颗包容的心,就算你偶尔迫不得已需要逆行一小段路,对方都会微笑给你让路,并不会开口大骂(当然我们不提倡这么做)。在泰国待了半年,从来没见过吵架、打架的。他们对待流浪猫流浪狗都非常有爱心,经常给它们投食,这也导致KKFCRC到处都是流浪狗流浪猫。

泰国人很少抱怨,都是与世无争的平和。就拿工作来说吧,由于每个人承担的工作不同,有的人每天迟到早退、有的人每天加班,但是这些人之间从没有抱怨不公平。负责杂交工作的那个老师,因为要去基地,她每天都需要比别人提前半小时上班,每天她回到单位,所有人都下班了。其他人可以每天待在办公室吹着空调,而她每天都需要一个人去基地,泰国的气温都是35-40℃,她的工作非常艰苦,工作量也是最大的,但是她从来没有说她很辛苦,也没抱怨,一直细心的做着她的工作,对工作的每个环节都做得非常细致。

这样平和、良好的心态,还怕工作做不好?还怕团队不团结吗?

(2)注重细节,不急不躁

在培训期间接触到的老师,她们都非常细心,非常注重细节,真的让我很敬佩。Jum 专门负责杂交,在跟她学习杂交的过程中,我真正体会到了她对细节的重视。去基地里砍亲本,随时都提着水桶,在运输过程中也是始终保持植株浸没在水中。有一次工人把植株拿出水面放回去时没有砍一个新切口都被她发现了。No是甘蔗育种的带头人,她做工作也是非常细致的,每一个环节都做得非常精细,她们从来不会急急燥燥。Dr. Suchirut 也是如此,跟她一起参加组织培养和健康种苗繁殖培训班时,她对每一个问题都回答得非常详细,跟学员的交流也是非常频繁的。

在参加组织培养和健康种苗繁殖培训班时,她们真正做到了让每个人都学会。从栽种苗、蔗芽选择、配置培养基、分生组织的分离都准备了实验课,每一个参加培训的学员都能亲自实践,老师课上讲的实验环节,都让学员亲自动手做了一遍,连PCR都亲自教你做,负责培训的老师团队会为学员准者好实验样品、需要的仪器设备等用品。她们不会卡着时间去做一件事,而是直到做好工作为止,不会因为吃饭、休息时间到了就草草了事。

不得不说,泰国人真的是舍得花时间,非常注重细节、不急不躁的。


(3)和睦的领导和职工关系,更似朋友和家人

就以KKFCRC病害检测团队的领导(Dr. Suchirut)和职工来说吧。他们领导和职工交流互动非常多,领导经常,应该说是非常经常的指导实验、交流问题和探讨思路。他们的所有领导,真的是完全没有一点领导的架子,即使对待工人都是态度非常好的。

Dr. Suchirut是一位在工作上非常有想法、有思路、见多识广、把生活过得非常精致的资深女专家。她经常指导团队成员的实验,帮他们分析问题,提出建议。生活上跟团队成员更像是一家人,她非常体贴员工,对他们的生活也都是照顾有加。员工会帮她准备早餐、午饭等,她也会时常给团队职工准备零食,水果,他们彼此就像朋友和家人。

(4)对环境的爱护是由心而发的

泰国人民是非常爱护环境的,泰国人口只有6000多万,每家都是住的“小别墅”,居住环境非常雅静。房子周围都是草地和树木。他们会主动把生活垃圾分类,剩菜剩饭、水果皮这些他们都是自己填埋或倒在空地上,塑料袋之类的才会投入垃圾桶。

在农业生产中,他们对病虫的防治也是大多采取生物防控的手段,通过饲养天敌进行防治,并且在You tubu 网站上你也可以找到很多关于昆虫天敌饲养的方法(他们对科技的宣传力度非常大)。今年,政府为减少农药、化肥使用量,减了一半关于此类研究的项目经费,足以证明政府对发展绿色农业的决心。



致谢:

衷心感谢国家外专局对本次培训项目的支持和资助!衷心感谢省外专局杨老师、省外办全体工作人员在项目申报和办理出国手续方面给予的支持和关心,让我有此珍贵的机会出国培训!感谢云南省农业科学院国际合作处领导及唐婷老师的支持和帮助,让本次出国培训项目得以顺利实施!感谢我所科管科朱建荣老师和国际交流合作室陈学宽老师在项目申报阶段给予的支持和帮助!感谢我所领导对人才培训的重视!感谢单位同事赵培方在联系外国专家时给予的帮助!

特别感谢泰国孔敬府大田作物研究中心领导和职工对本项目的支持和在培训期间对我的指导和关照!

真诚地感谢为本项目辛勤付出和做出努力的所有领导和同事!

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