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攻克棉花“癌症”,让棉花从“海选”走向“定制”

科普中国-重大科技成果解读
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聚焦重大科技成果 展现最新应用与发展 挖掘成果背后的科技力量
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洁白如雪的棉花,是人们冬日生活的温暖来源之一。它具有吸湿、透气、舒适等优点,是制造纺织品的优秀之选。

攻克棉花“癌症”

棉花是关系国计民生的战略物资,也是仅次于粮食的第二大农作物。因此,保证棉花产量至关重要。然而,让棉花健康生长并不是一件容易的事,大规模的棉花种植也为一些病虫害的蔓延提供了温床。

20世纪90年代,我国主要棉产区遭受了棉铃虫和黄萎病的侵袭,严重影响了棉花的产量和品质。二者的防治均为世界性难题,尤其是黄萎病,这种由土壤传播的维管束病害,几乎无法用传统的喷药方法控制,因此被棉农戏称为棉花的“癌症”。

当时,我国农业科技领域对黄萎病一直缺乏系统有效的解决方案。河北农业大学教授马峙英带领其团队,进行抗黄萎病育种基础研究与新品种选育攻关,在抗病棉花品种培育的道路上不断迈进。

经过20余年的努力,马峙英教授带领团队收集、筛选和鉴定了超过2200份棉花的基础种质,并通过多种方法筛选出了240份优异种质。在此基础上,他们构建了棉花优异种质数据库,创制了47份抗黄萎病育种亲本,鉴定到7个抗黄萎病相关的新基因。此外,他们还改进了黄萎病抗性鉴定和选择技术,并成功培育出了5个新的棉花品种。马峙英教授带领的科研项目《棉花抗黄萎病育种基础研究与新品种选育》也荣获2009年度国家科学技术进步奖二等奖。

让棉花成为“全能型选手”

随着粮食和棉花种植布局的调整以及纺织工业的发展,解决棉花在旱、薄、盐碱、病虫害等多重逆境下的生长问题,以及满足中高端原棉需求的问题,已经成为了产业的迫切需求。因此,马峙英教授继续带领团队深入田间地头。10年里,他们对棉花进行了“精准育种”,不仅解析了遗传种质之间的分子亲缘关系,还构建了用于鉴定棉花性状的指纹图谱。

为了更好地理解棉花性状变化与遗传变异之间的关系,从2012年开始,马峙英教授领导的团队仔细筛选了419份核心棉花种质,对它们进行基因组重测序,并进行了深度分析。在此过程中,他们揭示了陆地棉纤维品质和产量的遗传机制,破译了棉花育种改良的基因组结构变异和遗传效应,发现了控制不同性状的重要遗传位点和新基因,为作物多性状协同改良提供了新的依据和资源,使棉花育种从“海选”走向“定制”成为可能。

由马峙英教授领导的团队育成的“农大棉”系列棉花品种不仅能够抵抗多种逆境,同时产量也大幅提高。在2007年到2018年的11年间,这些新品种已经在全国范围内累计种植超过3000万亩,为我国农业经济贡献了巨大的价值。这些新品种的育成不仅增加了农民的经济收入,还为我们的冬天带来了更多温暖。值得一提的是,马峙英带领的科研项目《多抗优质高产“农大棉”新品种选育与应用》也获得了2019年度国家科学技术进步奖二等奖。

“农大棉”系列棉花品种的成功育种和广泛种植,逐渐减少棉花对农药的依赖,保护了生态环境。

在棉花领域专家们的不懈努力和科研创新下,中国的棉花产业正迈向新的高度。马峙英教授和他的团队为我们展示了科技的力量,将精准育种的理念转化为现实。

文:四川大学博士 牛明泽

审稿专家:祝叶华,科技导报社副编审


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