抗旱节水新品种选育

(一)作物抗旱节水基因资源发掘与利用

抗旱节水基因资源是作物抗旱节水育种工作的物质基础，发掘与创新抗旱节水基因资源是生物节水农业发展的关键，也是抗旱节水研究与开发领域的重要内容。国际玉米小麦研究中心(CIM－MYT)、国际水稻研究所(IRRI)等国际研究机构和许多国家的政府都非常重视作物种质资源的收集和研究利用工作。我国作物抗旱种质资源的鉴定筛选工作居于世界前列，为进行种质创新和优良品种选育奠定了良好的物质基础。有人研究发现，作物种质资源中蕴藏着丰富的抗旱节水遗传变异，有些小麦品种的幼苗可以在低至17%最大田间持水量的土壤水分条件下存活，而有些品种在35%最大田间持水量的条件下则全军覆没;一些谷子品种可以耐受15%最大田间持水量的极度土壤水分胁迫。谷子品种间的水分利用效率(WUE)差异可达6倍，小麦差异约2倍。近年来，随着植物分子生物学的迅猛发展，尤其是植物基因组学理论与技术的发展，使新基因发掘方法和技术不断涌现，主要包括基于遗传作图和图位克隆的方法、基于比较基因组学的方法、基于等位基因变异关联遗传学的方法、基于基因表达的方法、基于突变体的方法、基于生物信息学技术的方法、基于蛋白组学和代谢组学的方法等。借助于各种基因发掘技术，抗旱节水种质资源研究工作正在从抗旱节水种质材料的筛选转向抗旱节水基因资源的发掘和利用。

(二)作物抗旱节水品种选育

选育抗旱节水、高产稳产的作物新品种是发展节水农业经济有效的途径之一。作物抗旱节水育种的主要任务就是聚合存在于不同种质资源材料中的有利基因，为农业生产提供适宜的品种。长期以来，常规育种技术在作物抗旱节水新品种选育工作中发挥了重大作用。利用系谱选择、杂交、回交等常规育种技术选育出了大批的作物抗旱节水高产品种，在农业生产中发挥了重要的作用。然而，常规育种是通过对育种材料表型性状的选择来实现对目标基因型的选择，人们无法直接考察个体的基因型，只能从表现型推测基因型。而作物的抗旱性和水分高效利用特性是作物本身的遗传基础与环境条件共同作用的结果，由于抗旱节水性状复杂的数量性状，受多基因控制，易受环境影响，根据表现型选择基因型费时费力，选择效率低。因此，常规育种存在着极大的盲目性和不可预测性，育种工作很大程度上依赖于经验和机遇。随着农业生产对抗旱节水作物品种要求的不断提高，利用常规育种技术选育新品种预见性差、选择效率低、周期长的问题越来越突出。

分子育种技术的发展为克服常规育种技术的缺陷提供了机遇。分子育种技术包括分子标记辅助选择(MAS)技术、转基因技术以及品种分子设计技术。利用分子育种技术，可以打破物种界限，克服生殖障碍，实现优良基因高效重组和聚合，从而定向选育抗旱节水作物新品种。随着各种高通量、自动化分析仪器的使用和分析成本的不断下降，分子育种技术日趋实用化。分子标记辅助选择技术借助与目标基因/QTL紧密连锁的分子标记直接选择多个目标性状基因，进行多基因聚合育种，有效避免环境条件对抗旱节水表型性状的影响，提高育种工作中对数量性状优良基因型选择的准确性和预见性，提高选择效率，缩短育种周期，提高育种水平。利用转基因技术可以打破物种界限，克服生殖障碍，把抗旱节水重要基因整合到作物品种中，有效地改良作物的抗旱性，提高水分利用效率。作物品种分子设计是一个新概念，该方法首先根据作物的育种目标和生长环境，在计算机上设计最佳方案，然后再实施育种方案。万建民认为，作物品种分子设计育种将在庞大的生物信息和育种家的需求之间搭起一座桥梁，在育种家的田间试验之前，对育种程序中的各种因素进行模拟筛选和优化，提出最佳的亲本选配和后代选择策略，实现从传统的“经验育种”到定向、高效的“精确育种”的转化，将大幅度提高育种效率。

(三)取得成果

1.宁夏发展培育节水抗旱、耐盐碱水稻新品种工作成效显著、潜力巨大。由“京宁2”“京宁3”“京宁7”“京宁14”和“京宁16”系列组合而成的耐盐碱节水抗旱绿色超级稻新品种，在我国黄河中上游地区宁夏回族自治区培育成功。节水抗旱绿色超级稻的育种达到节水30%～40%，产量与本地对照品种相当或更高，抗病性好，米质达到国家优质米二级标准。

2.由西北农林科技大学食品学院张正茂研究员与中国农科院作物科学研究所李立会研究员合作选育的以抗旱、节水为主要特点的小麦新品种——普冰9946，2011年通过陕西省农作物品种审定委员会的审定。该品种产量高，自2008年起，该品种在陕西渭北多地进行了区域试验和生产试验，平均单产321 kg/hm2，较对照晋麦47增产3.8%以上，已在陕西渭北旱塬肥地推广种植。