玉米抗病分子改良技术

来自 搜狐网 的图片

玉米抗病分子改良技术玉米是全球种植面积最广、产量最高的谷类作物，为人类的生存提供基本的食物、饲料和生物质能源。

目录

一、技术名称

玉米抗病分子改良技术

二、技术概述

（一）研发背景

玉米是全球种植面积最广、产量最高的谷类作物，为人类的生存提供基本的食物、饲料和生物质能源。我国玉米常年播种面积6亿亩以上，总产超2.5亿吨，总产量和消费量仅次于美国，位居世界第二。近年来，由于玉米品种同质化现象严重、极端气象频发，加上多年连作、秸秆还田等栽培措施的影响，我国玉米病害呈越演越烈之势，每年造成的产量损失占总产的12%以上。因此，挖掘抗病基因、开展分子育种，从遗传上增强玉米的抗性具有十分重要的现实意义。

玉米主要病害抗性涉及众多的数量抗病位点（QTL）。研究表明数量抗性广谱持久，不易被病原菌克服，有很高的利用价值，然而分离和克隆这些抗病位点极为困难。我们经过长期的努力，通过改进QTL定位和克隆的策略，成功获得了我国玉米主要病害（茎腐病、丝黑穗病、矮花叶病、粗缩病、灰斑病等）的9个数量抗病基因，并阐明其抗性机制。相关成果发表在NatureGenetics、Nature Communications、PNAS、MolecularPlant等主流生物学杂志上，引起了国内外同行的高度关注，整体研究水平处于国际前列。

通过大量筛选抗病资源，我们获得了最优抗病等位基因，开发出相应的分子标记，利用创制的抗病供体材料，建立了快速的分子标记辅助导入技术。我们利用抗病分子标记筛选了上万份种质资源材料，改良或育成优良抗病自交系300多份、杂交种30个。初步结果显示玉米抗病分子育种在生产上有广阔的应用前景。

所有抗病基因和供体材料具有自主知识产权，能显著改进玉米抗性。鉴于我国玉米病害的危害程度及常规育种的局限性，采用抗病分子育种技术必将极大提升我国玉米育种的国际竞争力，对保障国家粮食安全具有实质性的作用。

（二）技术要点及参数

由于克隆的都是自然界已驯化适应的抗病基因，不会影响玉米生长，可方便使用。我们进一步将筛选优到的优良抗病等位基因导入到骨干自交系中，培育的抗病供体可精准改良遗传背景相似的自交系，从而缩短育种年限，提高育种效率。已申请或授权的抗病专利及技术参数利于下表：

（三）技术示范推广情况

本技术提供的抗病供体和分子标记已在全国二十多家骨干育种单位使用，包括北京市农林科学院、吉林省农科院、隆平高科、垦丰种业、东亚种业等。截至2020年年底，累计育成或改良的自交系322份、杂交种30份，推广面积800多万亩，增产3.7亿公斤，产值5.6亿元。

北京市农林科学院利用玉米抗茎腐病供体和分子标记精准改良自交系6份，抗病率提高16-20%；改良杂交种7个，抗病率提高10-20%，产量增加5-10%。吉林省农科院利用玉米抗丝黑穗病供体和分子标记精准改良自交系17份，培育自交系11份，组配杂交种11份，已通过品种审定5个；累计推广面积450多万亩，增产2.26亿公斤，产值3.4亿元。隆平高科利用玉米抗粗缩病供体和分子标记精准改良自交系58份，抗病率提高25-30%，培育自交系10份，组配优良组合9个；利用抗茎腐病的供体和亲本改良自交系2份，培育新自交系2份。辽宁东亚种业利用抗茎腐病供体和分子标记精准改良自交系11份、杂交种7份，抗病率提高25-62%，平均增产13%；培育新自交系26份，组配杂交种9份，均通过品种审定；抗病品种累计推广167万亩，增产6680万公斤，产值9018万元。北大荒垦丰种业利用抗丝黑穗病、茎腐病供体和分子标记精准改良自交系19份，抗病率提高5-37%，培育新自交系38份。山东农业大学利用抗粗缩病供体和分子标记精准改良自交系16份，抗病率提高25-40%，培育新自交系58份，审定品种2个。云南农科院玉米所利用抗灰斑病供体和分子标记精准改良自交系4份，抗病率提高20-80%，培育新自交系7份，组配杂交种5份，其中2个通过品种审定。通过中玉金标记平台累计为国内多家育种单位精准改良抗丝黑穗病自交系4份，抗病率提高21-32%；茎腐病18份，抗病率提高8.7-19.2%。其他应用本技术的育种单位还包括山东农科院、北京金色丰度、黑龙江农科院等，均获得了良好的改良效果。

三、适宜区域

全国各玉米产区

四、注意事项

1）检测拟改良的自交系抗病位点的基因型，当确定不存在抗病等位基因时，再改良；2）筛选遗传背景最接近的抗病基因供体；3）室内分子标记的检测与田间性状测定同步进行，在抗病基因导入的同时筛选最优良后代。