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

  • 全国冬小麦播种过九成

  • 小小快板手 传承老技艺

独家策划

推荐阅读
完成第一阶段6G技术试验,形成超过300项关键技术储备,资本加速布局6G生态……尽管6G网络预计将在2030年开始部署,但我国6G产业布局正加速铺开,呈现政策护航、技术攻坚、资本活跃的特征。
2025-11-20 09:11
谷山梁3吉瓦/12.8吉瓦时储能电站项目建成后,每年预计可向电网输送36亿千瓦时的清洁能源电力。“独立新型储能电站放电时为发电企业,充电时视同电力用户,电网的峰谷电价价差形成利润空间,吸引企业投身于此。
2025-11-20 09:11
中国第一辆蒸汽机车就诞生在我的家乡唐山。我为之骄傲。为此,大学学习机械制造与设计专业的我,毕业后,就一头扎进轨道交通检测设备研发领域。
2025-11-20 04:25
常有人说,发动机是火箭的“心脏”。而我从事的工作是,液体火箭发动机推力燃烧系统高精密产品的生产加工,所以大家都叫我“火箭心脏钻刻师”。
2025-11-20 04:25
四川全口径外送电量已超1.9万亿千瓦时。这一规模相当于江苏、浙江、安徽三省全年用电量之和,标志着四川落实“西电东送”能源战略取得丰硕成果,
2025-11-20 04:25
大国重器又传好消息!江门中微子实验(JUNO)装置建成运行仅两个月,就取得首个物理成果——测量太阳中微子振荡参数,结果比此前实验的最好精度提升了1.5~1.8倍。
2025-11-20 04:35
为促进卫星导航定位产业有序发展,维护国家地理信息安全,我国将对卫星导航定位基准站实行统一规划、统一标准、统一监管。针对目前基准站重复建设、存在数据安全隐患等主要问题,办法规定自然资源部会同有关部门制定全国基准站建设布局规划。
2025-11-19 09:52
18日,我国首个配置冷却塔的“华龙一号”核电机组——中广核山东招远核电项目1号机组顺利完成核岛第一罐混凝土浇筑,标志着该项目一期工程建设全面启动。
2025-11-19 09:51
2020年至2024年间,全球光热发电装机年复合增长率为4.24%,我国同期增长率达11.7%,显著高于全球水平;技术装备国产化率突破95%,释放出产业加速发展的强劲信号。
2025-11-19 05:35
科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼,科普与科技创新“同等重要”。
2025-11-19 05:55
日前,由清华大学产业发展与环境治理研究中心和自然科研智讯联合编制的《国际科技创新中心指数2025》报告正式发布。
2025-11-19 05:55
新疆的孩子们在“流动科学课”上被磁悬浮演示、机器人互动、矿物标本展示等吸引了目光;甘肃张掖的科技工作者为大伙儿演示经典科普实验“火焰掌”;上海的科学家们踏上科技节的红地毯赢得公众的掌声……这些生动场景共同勾勒出“十四五”期间我国科普事业的发展印记。
2025-11-19 05:55
如今,在学习中遇到问题可以问人工智能,写作业也可以用人工智能辅助查询信息。正如这名同学所言,生成式人工智能正改变传统的以知识积累和传递为中心的教学模式。
2025-11-18 10:28
11月17日,在水利部举行的“贯彻落实党的二十届四中全会精神 推动节水产业高质量发展”新闻发布会上,水利部副部长陈敏介绍,目前,我国节水产业呈现出蓬勃发展的良好势头,
2025-11-18 04:20
新疆维吾尔自治区科技创新大会17日在乌鲁木齐举行。会上,干旱区生态安全与可持续发展全国重点实验室、丝路水实验室、昆仑智能装备实验室、
2025-11-18 04:20
党的二十届四中全会审议通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十五个五年规划的建议》指出,以创新能力、质量、实效、贡献为评价导向,深化项目评审、机构评估、
2025-11-18 04:25
近日,2025年6G发展大会在北京经济技术开发区举行。
2025-11-18 04:20
这台高能非弹谱仪的独特之处在于,它利用了中子不带电、穿透力强的特性,能够直接探测到物质内部的微观运动。
2025-11-17 08:56
建立和完善国家公园监测网络体系,是我国生态文明建设领域的重要实践,是践行人与自然和谐共生现代化理念的具体体现。
2025-11-17 04:30
浙江清凉峰国家级自然保护区是我国重要的生物多样性聚集地之一,也是长三角地区珍贵的物种基因库。
2025-11-17 04:30
加载更多