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夯实橡胶草产业发展基础,选育工作任重道远

2023-5-18 11:46| 发布者: admin_1| 查看: 814| 评论: 0|来自: 中国热带农业科学院橡胶研究所

橡胶草因其根部橡胶含量高、品质优良、适应性强和适合机械化种植等诸多优点,成为备受关注的重要产胶作物。“十三五”期间,本研究团队着重开展橡胶草种质资源收集、创新与良种繁育、种植栽培技术和产胶机理的研究,取得了突破性进展,并将继续为橡胶草产业化发展贡献新的力量。

一、国内外橡胶草种质资源收集

“十三五”期间,研究团队联合新疆农业科学院、中科院遗传所和北京化工大学等单位多次到新疆伊犁进行橡胶草野外考察,明确新疆野生橡胶草源生地2。同时,我们与联盟各成员积极共享种质资源。目前,已收集到包括哈萨克斯坦、美国、俄罗斯、新疆橡胶草种质近100份,种子10000多粒,极大地丰富了我国橡胶草的种质资源,为橡胶草种质创新与新品种选育奠定了重要的材料基础。

二、橡胶草种质创新

研究团队利用离子束辐射、航天诱变、化学诱变和常规杂交等技术进行种质创制和筛选,在国内率先建立橡胶草染色体加倍技术体系并完成橡胶草种子航天诱变工作。从航空诱变群体中筛选到3个干根含胶量10%以上的单株,最高含胶量达到16.25%。通过染色体加倍获得生长表型优异的四倍体橡胶草株系OT16,与二倍体野生型相比,其根部生物量可提高30%以上。利用一个野生的具备无融合生殖的四倍体蒲公英材料与橡胶草杂交,获得2个具备无融合生殖的株系,有望为橡胶草优异性状的保持与繁育提供新的技术路线。

三、大田种植栽培技术研发

与内蒙古多伦教育局通力合作,在多伦县建立了200亩橡胶草栽培示范基地,完成了橡胶草选育与繁育、橡胶草种植密度试验、橡胶草种子丸粒化和线绳化、大面积机械化种植和采收试验等工作,为哈尔滨提取线提供干根共计1.5吨,提交北京玲珑研发中心橡胶草种子24.6公斤。初步建立了一套橡胶草规模化种植、良种选育与繁育技术流程

四、天然橡胶合成机制研究和高密度橡胶草遗传图谱构建

1、研究团队利用ONT技术获得了高含胶量和低含胶量橡胶草株系的高质量全长根转录组数据及比较转录组分析。结果显示,NR合成相关基因的表达水平与NR产量成正比;NR与某些代谢产物合成之间存在竞争

2、研究团队以两个含胶量差异大的橡胶草株系(高含胶量X51×低含胶量166)杂交获得的F1代单株与2个亲本构成作图群体,采用全基因组重测序技术开发SNP标记,构建橡胶草高密度SNP遗传图谱。结合F1代作图群体的含胶量数据,共检测到6个含胶量相关QTL,为含胶量相关SNP标记开发和含胶量调控基因图位克隆奠定基础。

五、橡胶草组织培养、转基因和基因编辑技术完善与应用

1、分别采用叶片和须根作为外植体建立了橡胶草高效的组织培养扩繁技术体系,并采用该技术成功对已鉴定的高含胶量橡胶草株系进行扩繁,为优良株系的保存提供了有力的技术支撑。

2、以拟南芥花青素合成转录因子基因AtPAP1作为可视化筛选标记,建立了农杆菌介导的橡胶草遗传转化技术,过表达AtPAP1的转基因橡胶草植株显紫色

3、以过表达AtPAP1的紫色转基因橡胶草为材料,靶向AtPAP1的第一个外显子进行定点敲除,建立橡胶草的CRISPR/Cas9基因编辑技术。成功编辑的植株恢复成野生型的绿色叶片和白色根,测序鉴定结果表明CRISPR/Cas9介导的Atpap1突变体在靶向AtPAP11个外显子删除了2-20个碱基不等

4、创制了橡胶树NR合成关键调控基因过表达株系、橡胶草菊糖合成代谢关键酶基因过表达转基因株系及其基因编辑株系。转基因与基因编辑技术的建立为橡胶草重要性状的定向改良以及基因功能验证奠定了重要基础。

六、提升选育水平,提高服务生产能力

“十三五”期间共承担国家、省部级等各类科研项目15项,获批经费511.2万元,发表相关文章8篇,授权专利8项,出版专著1部。今后将继续加强橡胶草常规选育种工作,注重综合常规育种、染色体加倍和基于转基因等技术的定向育种有效结合的育种策略。通过综合育种方法实现优异性状与理想株型的聚合和稳定遗传,育成高产稳产橡胶草新品种;探索规模化种植、精准施肥、杂草防控及橡胶草提取物综合利用等技术,服务联盟“十四五”发展规划。


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