五月的膠州,春風拂過田野,青島農業大學示范園里一片翠浪翻涌。這里是小麥的“育種搖籃”,也是青島農業大學小麥遺傳育種團隊每年“五一”假期的“主戰場”。面朝黃土、彎腰去雄,是團隊師生們迎接勞動節的獨特方式。
“這個‘五一’我們都要在田里度過。”團隊負責人張玉梅說。去年,他們歷經十余年攻關育成的小麥新品種——“青糯麥1號”正式通過山東省審定,畝產達到1200斤左右。而眼下,新一年的雜交工作正在緊張進行。
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張玉梅向記者展示團隊研發的小麥新品種青糯麥1號
農田里的“小麥手術”
初春時節,位于膠州的青島農業大學示范園內生機盎然,綠油油的小麥連綿成片,長勢喜人。在這片占地40畝的試驗田里,團隊成員正頭頂烈日,為小麥做著一場場精細的雜交“手術”。
團隊成員郭衛衛介紹,每年“五一”前后正值小麥抽穗期,也是最關鍵的“去雄”階段。“這是小麥雜交的第一個關鍵環節。”她從成片的麥田中挑選出一株長勢優良的麥穗,剪去頂部的穎殼,露出嫩綠的雄蕊。那些只有針尖大小、藏在花藥中的雄蕊,需要用鑷子逐一挑出、剝除。
“每一個小花里都有3個雄蕊,必須全部去除干凈。只要漏掉一個,就會發生自交,整個去雄工作就前功盡棄了。”郭衛衛邊說邊熟練地操作,隨后拿出白色紙袋,標注上母本信息和去雄日期,將紙袋套住麥穗并用訂書機封好。這樣,一個麥穗的去雄“手術”便完成了。之后,再找到指定父本麥穗進行人工授粉,才完成一次完整的小麥雜交。
這樣的雜交“手術”,每年“五一”期間張玉梅團隊要做數千例。端午節前后收獲小麥,暑假期間進行脫粒、整理,國慶節前后再次播種……周而復始,寒來暑往。
“幾乎每個國家法定節假日,我們都在田里度過。”郭衛衛說。這片40畝的試驗田里,種著100多個高代材料,農田被細分為100余個小區,每個小區都插著標簽牌,清晰標注著區位號和代號名稱。
新品種“青糯麥1號”,使餃子皮久煮不破
在試驗田中,有一塊約2畝的片區被郭衛衛格外珍視,那里種著去年團隊剛剛通過審定的新品種“青糯麥1號”。
“你看,這個小麥長勢多好。”郭衛衛蹲下身,輕輕托起一株麥穗。她告訴記者,這個小麥品種的最大特點是其支鏈淀粉含量高達99.97%。與之相比,普通小麥面粉中兩類淀粉的含量約為76%,其中支鏈淀粉的含量和比例直接決定了面粉的糯性。
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郭衛衛介紹,正是這種高糯性,使得“青糯麥1號”磨出的面粉在制作湯圓、餃子皮等食品時表現優異,能久煮不破、口感筋道。此外,它還可通過配粉提升面制品的保鮮能力,為淀粉工業提供新型原料。
郭衛衛介紹,“青糯麥1號”的育種工作始于2014年。團隊以“濟麥22”為母本、青島農業大學自主選育的優良品系“QNM001”為父本,通過有性雜交選育而成。該品種為冬性,幼苗半匍匐、株型半緊湊,熟相好、抗倒性好、越冬抗寒性好,且近乎免疫條銹病。畝產可達1200斤左右。
目前,“青糯麥1號”在示范園中種植,主要是為了保證種子的純度。下一步,團隊將與農業公司洽談,推動這一品種走向更廣闊的田野。
國內首個小麥智能設計育種平臺
將傳統育種年限縮短2-3年
“一個小麥新品種的雜交選育通常需要8到11年,周期非常漫長。”團隊負責人張玉梅說。為了縮短這一時間,團隊與山東極智生物科技有限公司、中國農業科學院作物科學研究所聯合研發了iWheat 小麥智能設計育種平臺,于4月底正式上線。這是國內首個小麥智能設計育種平臺,“它的發布讓小麥育種從傳統育種向智能設計邁出一大步,標志著小麥育種邁入4.0智能化時代。”張玉梅說。
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張玉梅介紹,智能育種是目前育種領域科學家聚焦的熱點領域,iWheat攻克了小麥育種“周期長、效率低、成本高”等行業難題,讓育種從“碰運氣”的經驗驅動,轉向“精準設計”的數據驅動,是“人工智能+育種”的典型范例。
她介紹,這個平臺目前整合了3萬余份小麥種質資源的基因型、442個功能基因、6000余個功能位點及40余萬條表型數據,為每一份種質建立起“數字身份證”,實現了資源的精準檢索與高效利用。
據了解,該平臺覆蓋“品種基因型體檢→親本組配→早期選擇→指紋圖譜”等育種全場景。親本選配精準度達80%,效率提升90%。
張玉梅在手機上向記者展示了這一平臺,該平臺共分為數字化種質資源管理、設計育種和種質任務可視化管理三個部分,每一部分又下設更多子菜單,如數字化種質資源管理,收錄了3萬余份小麥種質資源,并收錄了每一個品種的適種地區、生物學特性、審定時間等信息。通過設計育種欄目可以進行底盤材料改良、新種質創新。
張玉梅解釋,過去選育一個小麥品種需要大量田間篩選工作;現在,科研人員可以在平臺上篩選優質種質資源,通過底盤設計和回交轉育就能實現。當科研人員想要做一個雜交材料,只需將材料的基因型上傳平臺,后臺便能自動搜索底盤和樣本,大大縮短育種時間。
“結合快速繁育體系,能將傳統8年的育種周期被壓縮2至3年。”張玉梅說,該平臺不僅能夠加速新品種的培育進程、降低育種成本,更能提升整個種業行業的創新能力和競爭力,推動種業向智能化、現代化方向轉型升級,進而賦能小麥產業鏈上下游實現高質量發展。
“iWheat平臺為種業帶來了革命性變化。”張玉梅說,它打破了傳統育種的局限,以精準的數據和高效的算法,為育種工作者提供了全新的思路和方法。通過整合大量種質資源數據,實現了資源共享與高效利用,是人工智能助力我國農業發展的生動現實案例。
目前,該團隊正利用這一平臺培育高產、抗逆、特用等具有不同特性的小麥新品系。張玉梅表示,接下來團隊將針對“高產、優質、耐逆”等性狀,利用智能設計育種平臺,創制兼具抗旱耐鹽、優質高產、綜合性狀優良的突破性小麥新種質,有效拓寬我國小麥育種遺傳基礎,增強種業的源頭創新能力和市場競爭力。
(半島全媒體記者 王麗平)
來源:大眾新聞·半島新聞
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