点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:气候变化了,小麦育种策略也要调整
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

气候变化了,小麦育种策略也要调整

来源:中国科学报2024-08-13 09:43

  “气温每上升1℃,所选育的小麦品种的环境适应能力将下降8.7%。”

  国际玉米小麦改良中心(CIMMYT)河南中心与中国农业科学院研究人员通过分析CIMMYT近50年来在全球育成的3652份小麦新品系与环境的关系,得出了上述结论。近日,相关研究成果在线发表于《自然-气候变化》。

  论文第一作者兼通讯作者熊伟建议,未来必须对现有育种策略进行调整,增加抗逆高产品种的遗传多样性,以适应不断增加的极端天气事件。

  CIMMYT首席科学家、华中农业大学教授Ravi Singh认为,该研究是一项开创性的工作,可以指导气候韧性育种。

  高产品种抗逆能力降低

  “气候变化严重威胁全球农作物生产,培育适应气候变化的作物新品种是确保未来粮食安全的关键。目前育种周期一般在10年以上,因此迫切需要改进现有作物育种方法,提升品种韧性。”河南农业大学特聘教授、负责CIMMYT河南中心研究及日常工作的熊伟表示,“小麦是全球种植最为广泛的主要粮食作物,其适应能力的提升至关重要。”

  论文作者之一、中国农业科学院作物科学研究所研究员何中虎说,发展中国家的育种一直以高产为主要目标,通常做法是在高产亲本的基础上,不断引入更多产量性状优良基因或其他需要关注的优良基因,从而使各种优良性状基因在新育品种中不断叠加。

  然而,多种优良基因的积累会导致一定的基因隔离,提高品种对环境、栽培管理等条件的需求。在这种情况下,育成品种与自然进化条件下形成的品种之间的基因差异会越来越大,使高产品种的抗逆能力以及环境与管理韧性降低。

  “随着全球小麦种植地区变得更加温暖,并且经历更频繁的热浪,培育具有气候韧性的品种将成为确保产量稳定的关键。”熊伟告诉《中国科学报》。

  气候韧性的复杂性状育种是指在高产育种中更多引入具有环境适应性的远源基因,如野生种、不同地区和极端环境下进化的农家种等,并针对这些品种对环境适应的表型特性或特定基因,进行杂交和选择或者基因导入和编辑,从而增加品种的适应性。但开展这项工作的前提,是对这些环境适应性强的品种的表型性状、基因特征、适应性机制进行深入研究。

  农民可选品种范围更窄了

  CIMMYT每年在全球90多个国家和地区的650个试验点鉴定1000份以上小麦新品种新品系。研究团队使用全球品种区域试验中的3652份新品系建立了一个定量遗传模型,模拟了这些品系对过去(1981—2020年)和未来(到2100年)气候情景的产量反应,并评价了每份品系在不同气候条件下的反应。

  研究表明,不同小麦品系对温度升高的产量反应存在很大差异。在2011—2020年试验地点的温度平均升高0.26℃的情况下,适应这种变化的品系不到1/3,而适应变化的表现仅在1/4的试验环境下是稳定的。此外,气温每上升1℃,所培育的小麦品种的环境适应能力将下降8.7%。

  “气候变化可能会限制发展中国家农民选择优良品种的范围。”何中虎解释说,气候变化的主要特征是不同地区的环境差异变大,同一地区不同时期的环境差异也变大。

  气候变化加大了对品种广适性的要求,不仅要求风调雨顺时高产,也要求发生灾害时有一定的抗逆能力,还要求能适应多地的环境。由于这样的品种少之又少,农民可选择的范围非常有限。如果进一步考虑更多的气候变化问题,如减排、提升投入利用效率等,农民可选择品种的范围就更窄了。

  熊伟认为,在这种情况下,育种工作需要考虑气候变化导致的更复杂的生态环境。比如,专门针对黄淮麦区的半干旱区,进行高产优质多抗广适性冬小麦育种;针对西南潮湿地区,开展高产抗病育种工作。

  需创新育种策略

  这项研究还表明,目前很多地区的育种工作尚未把应对气候变化或抗热作为品种选育的重要目标。主要原因是品种育成后通常会在不同环境下进行试种,育种人员认为这种多点试验已经可以反映出气候变化的因素。但实际上,多点试验往往只在少数站点开展,且只进行一两年,并不能全面反映环境差异或可能的温度上升范围。

  “为了应对气候变化带来的挑战,育种策略必须系统地将与气候韧性相关的性状纳入育种规划。”熊伟认为,适应气候变化,急需育种创新。

  目前,CIMMYT、国际水稻研究所等国际公立育种机构正在进行生理育种。熊伟介绍说,生理育种是利用生理性状选择培育抗热节水、具有广泛环境适应性的新品系。

  生理育种不断引入不同的适应能力强的重要基因,保证小麦新品系的遗传多样性和表型稳定性;相比之下,商业育种则不断优化选择过程,使得基因多样性不断降低,逐步形成与其他地区或外源品种的基因隔离。

  “由于种种原因,不同国家的品种资源交流受到很大制约,所以这种基因隔离现象在短期内很难改变。而生理育种是打破隔离的主要途径之一。”熊伟说,很多野生品种有很强的适应能力,生理育种可以将广适性基因导入现有推广品种,增强高产品种的环境适应能力。

  熊伟强调,系统创新育种方法需要多学科合作,包括生理育种、全基因组选择、基因发掘和基因编辑等,以及持续分析基因型、表现型和环境数据。人工智能辅助模型可以测试各种杂交组合和选择策略,能有效指导实际育种工作,并加速培育气候韧性小麦品种。(记者 李晨)

[ 责编:张佳兴 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 平坦的河南,崛起的中原

  • 我国本土发现的首块月球陨石有重要发现

独家策划

推荐阅读
“日出而作、日落而息的传统农耕图景,正在被代码、传感器和无人机重新绘制。”春日里的华中农业大学襄阳书院,校长严建兵对着身旁年轻的面孔说,“对智慧农业而言,广袤的科研一线就是前沿阵地。
2026-04-23 09:41
铈镁嫦娥石是一种新的含稀土磷酸盐矿物,属于三方晶系。据了解,铈镁嫦娥石发现于第一块坠落在我国境内的月球陨石——Pakepake005陨石。目前,铈镁嫦娥石的原型标本和等型标本分别馆藏于中国地质博物馆和中国地质科学院。
2026-04-23 09:40
崇明东滩保护区位于上海市崇明岛的最东端,是东亚—澳大利西亚候鸟迁飞路线上重要的停歇地和越冬地。工作在崇明东滩这片充满生机和希望的土地上,钮栋梁表示倍感使命光荣,责任重大。
2026-04-23 09:39
近日,中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于更高水平更高质量做好节能降碳工作的意见》。答:“十四五”以来,各地区、各部门深入贯彻落实党中央、国务院决策部署,认真落实全面节约战略,扎实推进全社会节能降碳,取得显著成效,“十四五”全国能耗强度和碳排放强度降低目标均顺利完成。
2026-04-23 09:39
推动伦理嵌入设计,实现伦理治理的前置化,更是推动人工智能治理范式从被动应对向主动防控、从末端整改向源头管控转型的关键抓手。唯有多措并举,方能真正筑牢人工智能伦理治理的根基,推动人工智能技术在伦理框架内规范、健康、可持续发展,让人工智能更好赋能美好生活。
2026-04-23 09:38
但我们也应该看到,我国的农机生产,尽管数量上去了,在品种的丰富性方面尚嫌不足。实践证明:精准适配的农机,是破解山地农业困境的“金钥匙”,也是农机企业开拓市场的“新空间”。
2026-04-23 09:37
当AI成为企业的核心生产力,工业时代延续百年的科层制必然走向瓦解,一套全新的、适配AI时代的组织规则正在被重新书写。
2026-04-22 14:19
2026年“5·18国际博物馆日”,首都博物馆将推出年度重磅展览——“玉米·黄金·美洲豹:玛雅与安第斯古代文明大展”,约800件珍贵文物将亮相,带观众走进美洲古代文明。
2026-04-22 09:41
中国气象局日前发布首批珍贵一级气象档案名录。中国气象局气象档案馆收藏的“1885—1944年猴矶岛海关气象月总簿”、天津市气象档案馆收藏的“1890—1931年英租界工部局工程处测候所气象统计表”、辽宁省气象档案馆收藏的“1951年中央人民政府人民革命军事委员会气象局全国气象工作会议合影(照片)”等59组气象档案被纳入首批珍贵一级气象档案名录。
2026-04-22 09:40
环节动物是地球上物种最丰富、生态分布最广的动物门类之一。现生的环节动物传统上分为多毛类(如沙蚕和浮蚕)、寡毛类(如蚯蚓)和蛭类(如蚂蟥)。
2026-04-22 09:39
近年来,随着人工智能、机器人等技术的飞快发展,我国自主研发的人形机器人“行者泰山”“天工”“青龙”等频频“破圈”。
2026-04-22 09:31
《报告》展望,未来10年,我国粮食和重要农产品综合生产能力将显著增强,多元化食物供给体系将更加完善,农产品供需将迈向高水平动态平衡新阶段。
2026-04-22 09:29
记者从生态环境部获悉:近日,我国在酒泉卫星发射中心用长征四号丙运载火箭,成功将高精度温室气体综合探测卫星发射进入预定轨道,发射任务获得圆满成功。
2026-04-21 10:34
中医药是中国古代科学的瑰宝,凝聚着中华民族几千年来的健康养生理念及实践经验。“十五五”规划明确提出,要“推进中医药传承创新”,法治作为治国理政的基本方式,能够为中医药传承创新提供坚实保障。要充分发挥法治的固根本、稳预期、利长远作用,以高水平法治赋能中医药传承创新,让中医药这一千年瑰宝在时代浪潮中焕发新的生机与活力,为健康中国建设注入强劲动能。
2026-04-21 10:31
当下,春播春管自南向北次第展开,正是决定一年收成的重要时节。广袤田畴上,各地各部门抢抓农时促生产,科技气息漫遍阡陌,一幅生机盎然的春景图全面铺展。向科技要产能,以智慧启春耕,农业新质生产力在田野间落地生势,成为做好春播春管的底气。
2026-04-21 10:29
网络上针对牛奶到底能不能空腹喝的讨论从不曾停止。如果你空腹喝牛奶后,半小时到两小时内出现腹胀、肚子咕咕叫、排气、腹泻,那很可能是乳糖不耐受。空腹喝牛奶不会“伤胃”,反而可能“养胃”。
2026-04-21 10:26
安徽合肥的科大国盾量子技术股份有限公司内,展出了各类量子移动安全应用产品。合肥近年来不断强化“沿途下蛋”机制,通过企业、资本、科技的融合,助力大科学装置诞生科技成果,并让其孵化走向市场。
2026-04-21 10:25
正值春耕关键期,河南滑县的万亩麦田里,种粮大户不再需要徒步巡查耕地,只需轻点手机,卫星遥感图便将田块边界、墒情分布与作物长势清晰呈现。
2026-04-20 09:51
在苏州大学江苏省先进负碳技术重点实验室,纳米科学技术学院博士生郁操正操作X射线光电子能谱仪,分析一块特殊的测试样品。张晓宏表示,学校将继续深化“学术大师+创新团队”模式,完善交叉课程体系,培养出更多能服务地方产业、对接国家战略、为新质生产力助力的拔尖创新人才。
2026-04-20 09:47
绿色设计不仅是实现碳达峰、碳中和目标的关键工具,更是推动产业转型升级、培育新质生产力的源头性驱动力。“十五五”规划纲要明确提出:“鼓励企业提高绿色设计和制造水平,降低产品全生命周期能源资源消耗和生态环境影响。
2026-04-20 09:44
加载更多