常規(guī)育種是通過(guò)品種間雜交創(chuàng)造遺傳變異，選育出基因重組的新品種的方法。在大豆雜交育種過(guò)程中，從雜交組配到品種審定至少需要經(jīng)過(guò)10個(gè)世代，其中前5-6個(gè)世代主要進(jìn)行雜合材料的自交純合，整個(gè)育種過(guò)程十分費(fèi)時(shí)費(fèi)力，嚴(yán)重制約了大豆性狀改良的速度。因此，通過(guò)加快早期世代的自交繁殖速度來(lái)縮短育種周期，一直是大豆育種工作者追求的目標(biāo)。
近年來(lái)，基于人工控制條件的作物快速育種策略受到各國(guó)育種家的重視，然而溫室、生長(zhǎng)箱等人工設(shè)施的建設(shè)和運(yùn)行成本較高，且種植規(guī)模有限，難以廣泛應(yīng)用。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所大豆育種團(tuán)隊(duì)在對(duì)大豆光溫反應(yīng)特性和我國(guó)各地生態(tài)條件進(jìn)行長(zhǎng)期深入研究的基礎(chǔ)上，利用我國(guó)黃淮海和華南地區(qū)夏季相對(duì)較短的日照和高溫條件，分別實(shí)現(xiàn)北方春大豆和黃淮海夏大豆的異地夏繁2代，結(jié)合冬季南繁、鮮粒直播和分子標(biāo)記輔助選擇(MAS)技術(shù)，成功構(gòu)建了完全依賴自然光溫條件的低成本、高效率大豆快速育種技術(shù)體系。
據(jù)韓天富研究員介紹，該技術(shù)主要包括以下環(huán)節(jié)：
（1）在春、夏、秋季，將北方春大豆和黃淮海夏大豆育種材料，分別種植在比其原產(chǎn)地日照更短、溫度更高的黃淮海和華南地區(qū)，使其在自然條件下完成異地繁殖2代（統(tǒng)稱夏繁）；
（2）將植株中下部處于鼓粒后期的新鮮種子從莢果中剝出后不經(jīng)干燥處理直接播種，進(jìn)一步縮短大豆單個(gè)世代的繁殖周期；
（3）冬季在海南島繁殖2代（冬繁）；
（4）對(duì)高代材料（如F5）進(jìn)行E1-E4等生育期相關(guān)基因的檢測(cè)，根據(jù)單倍型組合預(yù)測(cè)其生育期組和適宜種植區(qū)域。
上述快速育種系統(tǒng)，有效整合了異地夏繁和冬繁加代、鮮粒直播和分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)，可在自然條件下實(shí)現(xiàn)1年繁殖4代，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、低成本的大豆快速育種。該方法對(duì)其他短日照作物育種效率的提高也具有借鑒價(jià)值。
該研究成果于2021年8月17日在線發(fā)表于《Frontiers in Plant Science》。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所碩士畢業(yè)生房裕東、博士畢業(yè)生王立偉和Enoch Sapey為共同第一作者，韓天富研究員與孫石研究員為共同通訊作者。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系及中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程的資助。
論文鏈接：
https://doi.org/10.3389/fpls.2021.717077
