金秋九月，豐收中國。這兩天，新疆北疆地區(qū)的大片棉田進(jìn)入了采摘期，一朵朵白絨絨的棉花開得正旺。在石河子市的一片棉田里，浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院教授張?zhí)煺娓┫律碜雍椭忠黄鹱詈箬b定棉花的產(chǎn)量、品質(zhì)和抗性。
世界棉花看中國，中國棉花看新疆。新疆是我國棉花最重要的產(chǎn)區(qū)，占全國種植面積的78.9%，2020年新疆棉花產(chǎn)量占國內(nèi)產(chǎn)量比重87.3%。在石河子、庫爾勒和阿克蘇，張?zhí)煺鎴F(tuán)隊都有試驗棉田，每年他和團(tuán)隊成員總要飛躍4000多公里從杭州去新疆的幾處棉田看看棉花的生長情況。
張?zhí)煺鎴F(tuán)隊長期從事棉花的遺傳學(xué)、基因組學(xué)與生物信息學(xué)研究和精準(zhǔn)育種，至今團(tuán)隊已選育棉花品種20個，推廣4000多
畝，取得了良好的社會經(jīng)濟(jì)效益，同時也在育種前沿領(lǐng)域做了一系列探索，為我國從種質(zhì)資源大國向種業(yè)強國進(jìn)軍貢獻(xiàn)了自己的智慧和力量。
研發(fā)世界首個棉花精準(zhǔn)育種設(shè)計平臺
棉花是世界最大的纖維作物和紡織工業(yè)原料。中國是世界最大的產(chǎn)棉國，也是世界最大的棉花消費國，有近3億人參與其生產(chǎn)，全球一半以上的棉制品都是在中國生產(chǎn)的，這也使得棉花成為中國最主要的經(jīng)濟(jì)作物之一。我國2020/2021年度棉花產(chǎn)量約595萬噸，總需求量約780萬噸，年度缺口約185萬。高端原棉靠進(jìn)口的現(xiàn)狀制約著我國棉花產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展。如何培育產(chǎn)量高、品質(zhì)好的棉花品種成為迫在眉睫的問題，而這也是張?zhí)煺鎴F(tuán)隊數(shù)十年如一日的奮斗目標(biāo)。
“我們常說，十年樹木。要篩選出一個好的棉花品種，也要十年以上的時間，而且成功率很低?！睆?zhí)煺嬲f，常規(guī)辦法就是去地里選種，眼睛觀察，經(jīng)驗評估，不停雜交、不停選擇、不停田間種植，要在初始階段篩選出好苗子，有時候還得講一些運氣。
有沒有一種方法在保證棉花品種產(chǎn)量高、品質(zhì)好、抗病強的同時，又能提高育種效率呢？
工欲善其事，必先利其器。張?zhí)煺鎴F(tuán)隊通過全基因組掃描技術(shù)，對70000多個棉花基因進(jìn)行了系統(tǒng)研究，利用我國新疆流域、黃河流域、長江流域三大棉區(qū)的1000多份品種以及國外的重要育種骨干材料鑒定出產(chǎn)量和纖維品質(zhì)等重要農(nóng)藝性狀關(guān)聯(lián)基因位點，開發(fā)了首款棉花全基因組育種液相芯片“浙大棉芯1號”“浙大棉芯2號”等基因分型、育種、種子檢驗芯片，可以快速、準(zhǔn)確、高效地鑒定出優(yōu)異親本材料和基因資源，加快聚合育種的步伐。
“種業(yè)是農(nóng)業(yè)的芯片，育種平臺就好比是制造芯片的芯片。有了這樣一個高精尖裝備，棉花育種的效率大大提高，估計三四年就能出一個新品種?！睆?zhí)煺娼榻B，目前這個平臺已開始投入應(yīng)用，預(yù)計在不久的將來就能誕生新的棉花品種了。
高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)抗病的新棉花品種呼之欲出
大麗輪枝菌是一種具有毀滅性的植物病原真菌。每年，由大麗輪枝菌引起的棉花黃萎病嚴(yán)重危害著我國棉花生產(chǎn)，黃萎病的蔓延如同棉花癌癥，造成棉花產(chǎn)量的減少和品質(zhì)的下降。
“由于沒有可靠抗原，黃萎病成為了棉花的癌癥，農(nóng)藥對它的效果不好還會帶來環(huán)境危害。每當(dāng)看到棉農(nóng)滿臉的愁容，我們就在想怎么樣能打敗黃萎病，為國解憂呢？”
為了解決這一難題，團(tuán)隊跑了全國20多個產(chǎn)棉地，采集了不同植物帶土根系樣本，從中分離純化收集得到8000多株待測微生物菌株株系，通過人工培養(yǎng)和篩選獲得了兩株對黃萎病具有廣譜性抑制能力的菌株，“它們能分泌一種物質(zhì)，對棉花黃萎病的蔓延有明顯的抑制作用。這種方法是利用自然界體系中的元素互相對抗，‘以毒攻毒’，但對環(huán)境又是無害的?！?/p>
目前團(tuán)隊已經(jīng)獲取了可以用于黃萎病生物防治的有效微生物菌株和可以用于抗黃萎病生物農(nóng)藥制劑生產(chǎn)的有效成分化合物，并獲得授權(quán)國家發(fā)明專利2項。
更加令人振奮的是，針對黃萎病以及枯萎病，團(tuán)隊已經(jīng)培育出一個新品種“浙金研-2”。
“我們以抗黃萎病自育品系X400為母本，豐產(chǎn)型品種新陸中34為父本進(jìn)行雜交，通過南繁加代、多年多點的產(chǎn)量比較試驗、不同病地抗性鑒定、纖維品質(zhì)檢測，選育出產(chǎn)量高、品質(zhì)好、抗病性好的早中熟陸地棉品系—浙金研-2?！?/p>
2019年，“浙金研-2”參加了國家新疆西北內(nèi)陸早中熟組棉花新品種區(qū)域試驗，產(chǎn)量指標(biāo)是對照組的112.2%，居參試組第二；兩年黃萎病抗性表現(xiàn)最好，抗病指標(biāo)居參試組第一位。2020年，“浙金研-2”又參加了生產(chǎn)試驗，依然保持著產(chǎn)量高、長勢強勁、整個生育期
發(fā)病、不早衰等優(yōu)良特性，具備廣闊應(yīng)用前景，有望通過國家棉花品種審定專業(yè)委員會審定。
近千萬噸棉籽有望“去黑頭”再利用
棉籽是棉花生產(chǎn)重要的副產(chǎn)品，別看棉籽很小，卻是一種優(yōu)質(zhì)的植物油和蛋白資源，具有重要的利用價值。全國近5000萬畝的棉花地每年能生產(chǎn)棉籽近千萬噸，可以說小棉籽蘊藏著大產(chǎn)業(yè)。
可是要想把棉籽榨成棉籽油、棉籽蛋白進(jìn)一步提高綜合利用價值，卻面臨著一道關(guān)卡。
如果我們仔細(xì)觀察棉花，就會發(fā)現(xiàn)在青綠色的植株上散布著一個個小黑點，棉籽上也有，就像是鼻子上的黑頭，有點影響顏值。這些小黑點叫腺體，里面包裹著棉酚，它們就像是“防身符”，可以幫助棉花植株防御病蟲危害。然而，棉酚對人和非反芻動物有嚴(yán)重的毒害作用，妨礙了棉籽的高效利用。但是如果抹掉這些小黑點，棉花又容易生病，真是進(jìn)退兩難。
怎么辦呢？團(tuán)隊利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育了一種新的棉花材料，保留了植株上的黑點，去掉了棉籽上的黑點，這樣一來，棉花既能防御病蟲危害，棉籽又能得到很好的利用。這項成果目前正在為市場化應(yīng)用做進(jìn)一步研究，一旦投入市場，將為新型低酚品種的開發(fā)利用、糧-棉-油-飼一體化經(jīng)濟(jì)作物的精準(zhǔn)培育打下基礎(chǔ)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
張?zhí)煺嬲f，近年來我國棉花的種植面積在逐年下降，但對棉花的需求還是在上升，這就需要我們培育出更高產(chǎn)的棉花品種?！稗r(nóng)業(yè)都是從種子開始的。種子好了，就好比有了先發(fā)優(yōu)勢，再加上后面的耕培、管理，就能有好收成。所以種業(yè)可以說是農(nóng)業(yè)的一號工程?！?/span>
在浙大工作的這些年，張?zhí)煺嫠暑I(lǐng)的這支棉花精準(zhǔn)育種團(tuán)隊瞄準(zhǔn)國家重大需求精耕細(xì)作，已在國際高影響力學(xué)術(shù)期刊Nature Genetics發(fā)表論文2篇，在國際高水平期刊PNAS、Plant Cell發(fā)表論文2篇，入選2019年度浙江省領(lǐng)軍型創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊，還榮獲了教育部2020年度高等學(xué)?？茖W(xué)研究優(yōu)秀成果獎——自然獎一等獎。
多年育種工作，張?zhí)煺孀畲蟮捏w會是，只有充分了解實際生產(chǎn)中的問題，才能有針對性地去研究問題解決問題，再高精尖的理論或是技術(shù)，只有“接地氣”，才能真正地發(fā)揮作用，育出好品種，結(jié)出好果實。
（吳雅蘭）
