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中棉所29、41:走自主创新之路,育国产转基因抗虫棉

文章来源:中国农业科学院棉花研究所        作者:         点击数: 次      发布时间:2014-05-07     【 字体:
    棉花所紧跟棉花产业发展形势,瞄准国家棉花战略需求,以培育棉花新品种为主线,理论联系实际,逐步解决了产量低、品质差、粮棉争地、盐碱旱地逆境、枯黄萎病和棉铃虫危害等在不同历史时期棉花生产面临的瓶颈问题。57年来,共培育出88个不同类型的棉花品种,在我国棉花产业的发展过程中起到了里程碑的作用。

    20世纪90年代,一场毁灭性的棉铃虫灾害使我国的棉花产业濒临绝境,为了对付铺天盖地的棉铃虫,棉农只能用农药防治,打药遍数越来越多,浓度也越来越高,棉铃虫仍难以防治,采用人工捉虫,棉铃虫的繁殖力惊人,根本捉不完,致使部分棉田没有收成,大部分棉田减产50%以上。两三年期间,我国的棉花种植面积从667万公顷锐减到400万公顷,国家与棉农的经济损失超过400亿元,纺织工业停顿、出口创汇大幅缩水,全国棉花产业面临极大困难。此时,美国转Bt基因抗虫棉乘势而入,欲占领中国抗虫棉品种市场。棉花所看在眼里,急在心上,作为我国棉花科研的国家队,绝不甘心落后,并以高度的民族责任感,决心培育出具有我国自主知识产权的转基因抗虫棉。棉花所应用中国农业科学院专家制备的抗虫基因,研发成功第一批转基因抗虫棉品种中棉所29(2006年获国家科技进步奖二等奖)等,使我国成为继美国之后世界上第二个拥有自主知识产权的转基因抗虫棉国家。随后,棉花所继续积极发挥国家队作用,联合国内多家高等院校、科研机构开展协同攻关。先后承接了上游北京大学、清华大学、复旦大学、中国农业大学、中科院上海植生所、微生物所、中国农科院生物等30余家在基因挖掘和构建的优势单位,联合了山东、安徽、湖北、新疆、辽宁等全国11个棉区在遗传转化、新品种培育、新材料创制等应用研究方面的优势单位;同时带动了全国14个棉花主产省的种子管理和农技服务部门,通过科研合作、协同攻关,成功培育了具有自主知识产权的国产双价转基因抗虫棉中棉所41(2009年获国家科技进步奖二等奖)、中棉所60、中棉所63等,彻底打破了美国抗虫棉的垄断。
    中棉所29是棉花所集成采用多项育种技术育成的转基因抗虫杂交棉,于1998年分别通过山东省、安徽省、河南省和全国农作物品种审定委员会审定。该品种打破了棉花品种优良性状间负相关的传统育种难题,实现了多项优良性状聚合,改变了国内棉花品种优良性状单一、适应性不广的状况。由于该品种的高产稳产和适应性广泛,北起晋冀,南至江浙一带, 遍布长江、黄河两大流域10个主产棉省,均有较大规模种植,并被科技部列为重点推广品种及被江苏、安徽、江西、河南、山东、湖北等省列为主推品种。同时,该品种在杂交制种技术体系上有重要创新,实现棉花杂交制种规模化、集约化,解决了棉花生产上大规模利用F1代的关键问题。国内目前的人工杂交制种体系中,90%以上借用了中棉所29的管理模式和技术操作规程。中棉所29是目前国内推广面积最大、适应范围最广、经济效益最显著的棉花杂交种。累计种植面积3167万亩,新增经济效益59亿元,占全国杂交棉一代累计种植面积的50%左右。农业部统计结果中棉所29审定后至今一直是国内种植面积最大的棉花一代杂交种,在抵御美国品种冲击我国棉种市场中起到了关键作用。同时,该品种的育成对行业发展起到了巨大推动作用:①改变我国杂交棉的生产利用方式。从只能种植优势不强的F2代变为大规模种植强优势F1代,填补了我国大规模利用棉花F1代的空白。②开创杂交棉研究利用新局面,带动行业蓬勃发展。引发了国内育种界对杂交棉的普遍关注和广泛研究,成为棉花品种选育的主流方向之一,使杂交棉F1代在我国年植棉面积中所占的比例从不到1%发展到30%左右,有力的推动了我国棉种产业和棉花生产的发展。因此,中棉所29的育成, 填补了当时我国棉花杂种一代利用的空白, 是我国植棉史上继鲁棉1号、中棉所12、中棉所16之后, 又一个具有划时代意义的棉花品种。在中棉所29品种的影响和带动下, 国内掀起了一场研究和利用棉花杂种一代的浪潮, 它促进和加快了我国棉花杂种一代研究和利用的进程。
    中棉所41是棉花所将我国自主知识产权的Bt+CpTI双价基因,采用花粉管通道法转入常规棉品种中,并应用转基因技术、全程逆境鉴定技术、灰色决策技术等关键技术育成的第一个国审双价转基因抗虫棉品种。该品种高产广适,产量比同类品种增产11.2%-14.1%,比美棉33B增产22%-25%,2002年审定以来一直是黄河流域主推品种,占陕西、山西种植面积的50%以上;抗逆性强,抗棉铃虫性强而持久,减少棉铃虫防治70%-80%,棉花生长中后期抗虫性显著优于单价抗虫棉,抗枯萎病,耐黄萎病,耐干旱、盐碱。该品种种植面积大,效益显著。2009年度国家科技进步奖评审专家认为“该品种的育成是我国转基因抗虫棉育种的重大突破”。目前,在中棉所41的带动下,我国国产转基因抗虫棉面积由占全国转基因抗虫棉10%迅速上升为90%;其中黄河流域棉区已达到98%以上,长江流域棉区种植面积80%以上;此外,中棉所41作为抗虫棉骨干亲本材料被全国20多家育种单位应用,育成新品种(系、组合)54个,有力地促进了我国转基因抗虫棉新品种的培育,推动了我国棉种产业和棉花生产的快速发展。
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