《甘薯育种技术创新与泰中系列新品种选育》

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甘薯是中国重要的粮食、饲料、工业原料,中国是世界甘薯最大的生产国,种植面积占世界的45%,产量占世界的80%。甘薯是六倍体作物,育种过程存在着遗传基础狭窄、种内种间广泛的杂交不亲和现象,严重制约了育种工作的发展,造成中国甘薯专用品种较少,不能满足甘薯加工产业的需要;同时,甘薯生产中存在着管理粗放、良种良法不配套等突出问题。针对以上问题,泰安市农业科学研究院和中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所以优质专用品种选育及高产高效栽培为目标,历经11年系统研究,在绘制甘薯基因组精细图谱、创新甘薯育种方法、培育专用型甘薯品种、集成创新高产栽培技术体系等方面重点突破,形成创新成果如下:

1、创新构建了专用型甘薯品种选育技术体系。首次成功绘制了甘薯基因组精细图谱,成功将六倍体的六组染色体分开,揭示了甘薯染色体组来源及亲缘进化关系,为甘薯育种亲本选配提供了理论依据;解析了甘薯淀粉和花青素合成的分子生物学机制,探明了提高甘薯淀粉、花青素含量的关键酶基因,开发出分子水平调控甘薯直链淀粉含量的方法;创新了提高甘薯开花结实率的方法,结实率提高了10.7%-13.1%;明确了甘薯块根发育特征及影响块根膨大的关键因素,包括内源性激素、基因和外界环境。

2、成功选育出3个专用型甘薯新品种。其中,食用型品种“泰中6号”通过了国家鉴定,食味好,产量高,平均鲜薯产量比对照高21.97%,抗黑斑病和根腐病,在2011年全国甘薯高产竞赛中获得优质食用组季军。淀粉型品种“泰中9号”高抗根腐病,中抗黑斑病,淀粉含量高,淀粉产量比对照高18.35%;紫心型品种“泰中11”平均鲜薯产量比对照高11.75%,抗根腐病,食味好。明确了育成品种的耐盐性,筛选出“泰中9号”具有较强的耐盐性,揭示了种植甘薯后盐碱地土壤含盐量显著降低,种植甘薯对盐碱地改良具有重要作用。明确了育成专用品种的加工品质特性,为产业化开发奠定了基础。

3、建立了旱地甘薯轻简高效栽培技术体系。围绕育成品种,开展了抗旱性调控研究,确定了干旱胁迫下适量钾肥对甘薯生理特性及块根产量的影响;首次确定了正常灌水和干旱胁迫条件下钾肥对甘薯块根产量影响的差异,即干旱胁迫下甘薯需钾量低于正常灌水,阐明了两种水分条件下产生差异的生理机制;探明了外源ABA提高甘薯抗旱性的生理机制。集成了以钾肥高效利用为核心的旱地甘薯轻简高效栽培技术体系,甘薯产量提高10.9%。

该项目充分发挥中国科学院与地方农科院的合作优势,体现基础理论研究与育种和栽培技术研究的有机结合,实现理论创新、种质创新和技术创新,形成具有品种权、专利权及高水平研究论文相互佐证的核心知识产权。育成并审定专用型甘薯品种3个,获得国家专利5件,其中发明专利4件。在《Nature Plants》、《Carbohydrate Polymers》、《植物营养与肥料学报》等国内外核心期刊发表研究论文44篇,其中SCI论文13篇,制定地方标准2项。新品种累计推广应用682万亩,新增社会经济效益28.76亿元。

成果说明

自2008年开始,泰安市农业科学研究院与中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所合作选育甘薯新品种,培育出专用型甘薯新品种3个。建立了“科研单位+农民合作社(龙头企业)+示范基地”的合作推广模式,在山东省泰安、潍坊、临沂、济宁、枣庄等地市分别与合作社和薯苗繁育公司合作建立新技术新品种试验示范基地,目前累计在全省建立示范基地10余处,示范区20余个,充分发挥基地的示范带动作用,推广范围已经拓展到河北、河南、安徽等甘薯主产区。项目实施过程中,集成了专用型甘薯品种配套栽培技术体系,在黄河三角洲盐碱地、丘陵

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