“‘魯棉319’是山東省審定的第一個適宜輕簡化種植的棉花新品種，非常適合輕簡化、機械化種植，市場應用前景廣闊。”山東棉花研究中心研究員張軍介紹。
事實上，這僅是張軍及其團隊諸多成果中的一個。他們歷經(jīng)20余年努力，從全基因組水平探究了棉花優(yōu)異纖維品質(zhì)性狀形成的分子機制，建立了傳統(tǒng)育種與現(xiàn)代分子育種相結(jié)合的棉花優(yōu)質(zhì)分子育種體系，育成的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)多抗棉花品種已經(jīng)“飛雪冰冬暖萬家”。
棉花是世界上重要的天然可再生紡織原料，種植歷史悠久。如今，隨著人們生活水平的日漸提高，對紡織品的需求不僅僅是保暖御寒，對決定舒適度的纖維品質(zhì)的追求也不斷提升。
新中國成立以前，我國棉花品種纖維品質(zhì)較差。1937年全國棉花纖維長度平均為21.6毫米，纖維強力也較低。隨著棉花品種改良，棉花單產(chǎn)不斷增加，纖維品質(zhì)也不斷提高。但是我國原棉品質(zhì)還存在很多問題，遠遠不能滿足紡織工業(yè)對中高品質(zhì)原棉的需求。
如何打破優(yōu)質(zhì)棉長期依賴進口的局面，讓老百姓既能穿得暖又能穿得舒適？張軍和他的研究團隊開始了求索。
棉花是一個大家族，其中有兩個在世界上廣泛種植的異源四倍體栽培種，即陸地棉和海島棉。陸地棉因產(chǎn)量高、適應范圍廣而被廣泛種植，但其纖維品質(zhì)一般。海島棉纖維品質(zhì)優(yōu)異，但產(chǎn)量較低，僅占全球棉花種植面積的5%。我國也以種植陸地棉為主，新疆有少量海島棉，又稱長絨棉。
將海島棉基因組中蘊含的優(yōu)異纖維基因引入產(chǎn)量高、適應范圍廣的陸地棉中，一直是棉花育種工作者努力追求的夢想。
團隊成員、山東棉花研究中心研究員王芙蓉解釋道：“陸海雜交屬于遠緣雜交，纖維品質(zhì)很難穩(wěn)定遺傳，而且這些優(yōu)異組分在導入陸地棉的同時，給產(chǎn)量等重要農(nóng)藝性狀帶來了不利影響，即連鎖累贅。利用常規(guī)育種手段很難實現(xiàn)棉花品質(zhì)和產(chǎn)量的協(xié)同改良。”
利用與優(yōu)質(zhì)性狀緊密連鎖的分子標記輔助選擇，讓看不見摸不著的DNA可視化，可以大大提高育種效率?？墒牵鎸o數(shù)的遺傳密碼，猶如大海撈針，如何找到與優(yōu)質(zhì)性狀連鎖的分子標記呢？
王芙蓉、陳煜和張景霞等團隊人員首先構(gòu)建各類遺傳群體，通過在棉花全基因組范圍內(nèi)大量篩選標記，定位了纖維品質(zhì)的數(shù)量性狀位點。借助棉花基因組研究的最新成果，利用重測序技術(shù)開發(fā)單核苷酸多態(tài)性和插入缺失標記，精細定位纖維品質(zhì)主效數(shù)量性狀位點，找到控制纖維品質(zhì)性狀的關(guān)鍵基因，開發(fā)了與優(yōu)質(zhì)性狀緊密連鎖的分子標記。
利用這些分子標記輔助選擇，通過與輪回親本連續(xù)回交，將攜帶的目標主效數(shù)量性狀位點定位到一個很小的染色體片段上，最大限度地打破連鎖累贅，形成了遺傳背景相同的纖維長度、強力和衣分的單數(shù)量性狀位點片段置換系。育種評價發(fā)現(xiàn)，這些主效數(shù)量性狀位點在不影響產(chǎn)量的前提下，顯著提高了纖維長度和強力。
研究成果于2018年申報了3項國家發(fā)明專利，其中兩項已獲授權(quán)。
“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。”團隊沒有把研究成果藏在實驗室里，而是積極將其付諸育種實踐，培育優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)品種。利用專利技術(shù)，將外源優(yōu)異位點全面引入到陸地棉育種體系中，育成了“魯棉338”“魯棉312”“魯棉392”和“魯棉377”等系列高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的抗蟲棉。
“培育并推廣適宜生產(chǎn)輕簡化、機械化的棉花新品種，大幅度降低管理人工成本成為提高棉花種植效益的最重要環(huán)節(jié)。”張軍表示。2019年，“魯棉338”進行了機采棉試采，采凈率在95%以上，適合作為機采棉品種推廣應用。
“魯棉312”“魯棉392”皮棉單產(chǎn)均超過對照，纖維長度31.5毫米以上、纖維斷裂比強度33cN/tex以上、馬克隆值A(chǔ)級，均達到了優(yōu)質(zhì)中長絨棉標準。
張軍團隊突破棉花優(yōu)質(zhì)與高產(chǎn)難以實現(xiàn)同步改良的育種技術(shù)瓶頸，創(chuàng)造了系列優(yōu)異纖維種質(zhì)，育成了系列高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗的抗蟲棉，極大地提高了棉花優(yōu)質(zhì)育種效率，為實現(xiàn)棉花纖維品質(zhì)與產(chǎn)量、抗性等多種農(nóng)藝性狀的同步改良提供了有力的理論和技術(shù)支撐。
盡管如此，他們并未滿足。“我們會繼續(xù)將穩(wěn)步提高產(chǎn)量、協(xié)同改善品質(zhì)和抗性作為主攻目標，重點培育適宜于棉花輕簡高效生產(chǎn)需求的新品種，為‘三農(nóng)’服務，為鄉(xiāng)村振興出力。”張軍說。 （王 方）
