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

  • 习近平在上海考察

  • 上海“日新日异”迈向“AI之城”

独家策划

推荐阅读
由此,教育链、人才链、创新链与产业链得以深度贯通,形成“以国家战略任务牵引创新、以创新实践锻造人才、以人才成长支撑国家战略”的良性循环,为高水平科技自立自强和中国式现代化提供持续支撑。由此,国家战略任务牵引下的人才培养,将推动人才在解决复杂问题过程中形成原创能力,在跨学科协同中拓宽战略视野,在长期攻关实践中涵养使命担当。
2026-07-16 09:54
“北科秀场”也在上演精心打造的10集暑期特辑《科学游戏大冒险》,观众化身“科学侦探”,跟随“科博士”和“科代表”开启跌宕起伏的科学冒险之旅。“北科”系列品牌活动还实现分层培养:3岁至8岁可以在“北科童行”游戏中启蒙,6岁至12岁可在“北科展教坊”探究实践,12岁至18岁可在“北科学堂”完成跨学科进阶。
2026-07-16 09:36
由此,教育链、人才链、创新链与产业链得以深度贯通,形成“以国家战略任务牵引创新、以创新实践锻造人才、以人才成长支撑国家战略”的良性循环,为高水平科技自立自强和中国式现代化提供持续支撑。由此,国家战略任务牵引下的人才培养,将推动人才在解决复杂问题过程中形成原创能力,在跨学科协同中拓宽战略视野,在长期攻关实践中涵养使命担当。
2026-07-16 09:35
当钢铁机械遇上童心想象,硬核工业叙事便打破了技术壁垒,在儿童文学中生长出温柔坚韧的力量。开篇岩岩玩积木时爸爸演示的“平行四连杆机构”,最终成为破解矿车转向系统故障的关键,让孩子的奇思妙想对接工业实践。
2026-07-16 09:35
风云卫星的“跨界”应用是中国气象科技对参与我国生态治理与应对全球气候变化挑战,做出的一道“必答题”。更重要的是,风云卫星积累的连续墒情数据,为农作物生长模型构建、气候变化对农业影响分析提供支撑。
2026-07-16 09:34
一个常见误解是,基础研究离市场较远,产业竞争越激烈,越应把资源集中到应用开发和成果转化上。量子信息产业离不开量子力学,人工智能离不开数学、统计学、计算机科学和认知科学,生物制造离不开分子生物学、基因组学和合成生物学,新能源和新材料离不开物理、化学和材料科学。
2026-07-16 09:33
延东煤层气田位于延长县和宜川县境内,是陕西省属企业探明的首个大型深层煤层气田,埋深超2000米,属典型的“自生自储”型深层煤层气藏。
2026-07-15 09:15
中国科学院院士、北京大学干细胞研究中心主任邓宏魁团队发布了其首创的“化学重编程干细胞”技术的自主实验室应用——智能细胞化学重编程和克隆筛选平台。
2026-07-15 09:15
登记面积达37.7万平方公里,绿水青山有了自己的“户口本”。在生态产品价值实现机制方面,探索建立资源权益指标市场化交易机制、生态保护红线内建设用地腾退指标交易激励机制,实现成本共担、生态效益共享。
2026-07-15 09:14
对于我们抢占科技和产业制高点、牢牢把握发展主动权具有重要意义。发展未来产业,前瞻布局管方向、管长远、管全局,梯度培育管路径、管方法、管落实。
2026-07-15 09:14
在美丽乡村建设过程中,推广绿色生产技术、防治农业面源污染等工作的开展,都离不开专业人才
2026-07-15 09:13
国家气候中心预测,今年主汛期我国气候状况总体偏差,极端天气气候事件偏多,东部地区涝重于旱,有南北两条多雨带,其中北方多雨带位于东北地区、内蒙古东北部、华北、华东北部等地。
2026-07-14 10:27
当前,我国传统产业正向着智能化、绿色化、融合化方向转型,这一过程迫切需要青年技能人才的加入。
2026-07-14 10:23
以生态环境高水平保护支撑经济社会高质量发展,须以绿色化引领数字化,以数字化赋能绿色化。
2026-07-14 10:20
据中国载人航天工程办公室消息,13日,将执行嫦娥七号任务的长征五号遥十四运载火箭安全运抵文昌航天发射场。后续,该火箭将与先期运抵的嫦娥七号探测器一起开展发射场区总装和测试工作。
2026-07-14 09:23
2025年,中国汽车取得了三个“全球第一”:汽车产销全球第一,新能源汽车产销全球第一,汽车出口全球第一——中国汽车,已然领跑全球。
2026-07-14 09:22
“数”“绿”深度融合,推动形成具有良好辐射效应的绿色数字产业集群,实现规模效率变革。“数”“绿”深度融合,提高各创新要素和资源的投入产出比,实现全要素生产率变革。
2026-07-14 09:22
正午时分,天山北坡日头正烈。新疆维吾尔自治区昌吉回族自治州奇台县老奇台镇二畦村,种植户张国安又下地了。
2026-07-13 10:02
“始终坚持生态优先、绿色发展”,是青海发展的根本遵循。
2026-07-13 10:02
时隔9年,中国超算重返世界第一!不久前举行的国际超算大会上,国家超级计算深圳中心发布新一代“灵晟”超算系统,实测持续性能达到2.19EFLOPS(百亿亿次/秒),成为世界首台持续性能超2EFLOPS的超算系统。
2026-07-13 10:01
加载更多