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心系大豆育种数十载

——记河北省农林科学院粮油作物研究所研究员张孟臣

   

  人物简介:张孟臣,男,1956年10月生,河北省农林科学院粮油作物研究所研究员。现任农业农村部黄淮海大豆生物学与遗传育种重点实验室主任,国家现代农业大豆产业技术体系顾问,黄淮海大豆育种协作网名誉主任委员,河北省遗传学会副理事长。

  作为大豆遗传育种家,张孟臣在大豆育种技术、种质创新及新品种选育方面成绩突出,创新了大豆育种方法,育成大豆品种22 个,推动和促进了大豆遗传育种学科发展,为我国大豆育种和产业发展做出重要贡献。

  创新育种思路与技术 不断突破大豆产量

  为解决大豆品种抗逆性和适应性差的问题,20世纪80年代,张孟臣提出在室内鉴定指标选择基础上,实施不同生态地点交互鉴定选择、穿梭选育。通过在春播和夏播条件下交叉选择;田间旱涝交替选择,人工接种与多点病区重复鉴定选择;并在盐区与旱区鉴定的异地选育与交叉鉴定,解决了品种抗逆性差、单一环境下选择适应性窄的问题,提高了品种抗逆性与适应性。

  张孟臣进一步提出与生态相结合的高产株型育种思路,创立“主茎型大群体”早熟育种路线,20世纪90年代育成以冀豆7号为代表的适宜密植的紧凑株型品种,实现了我国一年两熟制夏大豆产区北部高产与早熟的统一,促进了夏大豆产区北移扩大。冀豆7号在90多天的生育期内,创造了我国第一个大豆亩产突破300公斤高产纪录;也是我国最早提出并实现高密度产量突破的高产典型;大面积推广后河北省大豆产量大幅提高,全省单产由过去的七八十公斤提高到100公斤以上。冀豆7号成为唯一获国家重大补助奖励的大豆品种,并获国家科技进步二等奖、河北省省长特别奖、杜邦科技创新奖等。

  21世纪初育成以冀豆12为代表的短分枝型早熟高产稳产品种。冀豆12在优异株型结构基础上,改善了大豆营养与生殖生长的竞争矛盾,不仅多次创造超300公斤高产典型,并且蛋白含量46.48%- 48.72%、优异蛋白组分11S/7S值达3.99、水溶性蛋白含量高达40%(超34%国标一级6个百分点)为国内外最高, 并抗大豆花叶病毒病等多种病害。品种育成后迅速成为黄淮海夏播区及西北春播区的主栽品种,其中河北省大面积推广后大豆平均单产提升到130公斤(高于全国平均单产)。冀豆12审定推广范围覆盖黄淮海夏大豆区和包括新疆在内的西北春播区9个省市区,并在长江流域和西南山区大面积应用。由于冀豆12成为江汉平原的主栽品种,2017被要求参加湖北省区域试验,平均增产26.21%,为增产幅度最高的参试品种。冀豆12分别获河北省科技进步一等奖、全国农牧渔业丰收一等奖、中华农业科技奖一等奖。

  “十一五”以来,育成以上部尖叶、下部圆叶、茎秆韧性好、高度抗倒、稀植密植均高产的冀豆17为代表的高产稳产品种,进一步改进了群体冠层结构。冀豆17(含油量达到23.42%)为国家区域试验唯一平均亩产稳定突破250公斤品种(在2010-2011年连续两年国家区域试验和一年生产试验中,年平均亩产分别为253.1、253.4和253.0公斤),并创造了连续多年大面积亩产300-350公斤生产典型,其中专家实收3.6亩348.5公斤高产纪录和千亩方(专家实收32亩)平均亩产308公斤大面积高产典型。已通过3次不同区域国家审定和3次省级审定,连续被农业农村部列为黄淮海夏大豆区、西北春大豆区主导品种,成为国家区试产量最高、审定推广区域最广的大豆品种。

  为实现品质鉴定选择从品系阶段提早到分离世代与产量同步定向选择,在相关性状选择与感官籽粒粗略选择基础上,张孟臣研究改进并创新了蛋白脂肪籽粒无破损快速检测方法、大豆水溶性蛋白快速检测分析技术与脂氧酶微量快速检测技术。这些经济快捷的籽粒无破损(或微量)检测技术的应用,解决了大批量种质资源快速检测与育种材料继代选择问题,实现了自低世代与产量同步的品质定向选择。进一步通过创新分子标记遗传背景选择与目标性状辅助育种方法,创造了以冀豆12为遗传背景的400多个高蛋白染色体片段代换系,育成一批蛋白含量最50%、水溶性蛋白40%以上的高蛋白新品种(系),蛋白质最高达到53.0%、水溶性蛋白达43.1%,引领了大豆高产优质育种。

  张孟臣育成高蛋白品种7个、高油品种8个、无腥味品种4个。其中,高蛋白代表品种冀豆12已连续8年为全国种植面积最大的高蛋白大豆品种,也是第一个跨春、夏生态区审定推广的高蛋白大豆品种,并连续13年为河北省和国家区试高产对照种,并获得国家科技攻关重大成果一级优异种质奖励。高油代表品种冀黄13含油量高达24.1%,为国家区试第一个亩产突破200公斤的高油大豆品种,获得国家农作物新品种一等后补助和河北省科技进步二等奖。随后育成国家区试中唯一连续三年含油量稳定超过23%的nf58等审定品种。无腥大豆代表品种五星1号为我国第一个脂氧酶双缺失的国审品种,五星2号为国内外油分含量最高的无腥大豆品种,五星3号为蛋白含量最高的脂氧酶缺失品种,五星4号为国内外唯一的高蛋白脂肪氧化酶全缺失大豆品种,彻底解决了大豆加工脱腥难题,分别获得河北省技术发明一等奖和科技进步一、二等奖。

  创新种质基因库构建 解决大豆杂交困难问题

  在与南京农业大学等单位合作基础上,利用ms1核不育基因构建了含有151份种质基础的轮回选择基础群体,创新了群体构建与轮回选择育种技术,拓宽育种遗传基础的同时,解决大豆育种聚合杂交困难的问题,并首次轮回选择成功高产优质广适应品种冀豆19等,提供全国利用后选育出一批优异新品种(系)。冀豆19获河北省科技进步一等奖。

  在盖钧镒院士指导下,张孟臣组织全国27个省市区,选择3300份优良品种及种质资源亲本材料分别导入到轮回选择基础群体,建立遗传基础广泛的全国基础种质基因库群体。目前已将2637份种质完成了24个省区级三次导入构建计划,3个省区级进行了两次种质导入,最终构建覆盖全国的田间开放型动态种质基因库群体,实现将大批量优异种质聚集到一个开放型自然互交群体,供全国大豆育种单位利用。

  搭建技术发展平台 推动区域研究与产业发展

  张孟臣在建成国家大豆改良中心石家庄分中心、国家黄淮海大豆转基因中试与产业化基地、农业农村部黄淮海大豆生物学与遗传育种重点实验室基础上,组织了黄淮海地区10省(市)50多家单位参加的大豆联合攻关,成立了区域大豆育种协作网,为区域大豆育种与产业发展奠定了发展平台。组织了每年的育种材料交换、穿梭育种,提出并建立了黄淮海大豆联合鉴评体系(目前已在全国三大产区开展)。通过连续三年的优秀品种联合鉴评与示范,评价出冀豆17、齐黄34、郑97196、冀豆12、菏豆12、皖豆28等在黄淮海地区广泛适应的高产、稳产品种,由原来的一省审定到跨省区的多省审定和国家审定。在此基础上,与黄淮海区域专家共同制定品种区域布局并大力组织联合示范推广,通过连续9年每年70个点次累计1000多个品种(系)的新品种联合鉴定评价试验。

  通过材料、技术、信息的交流和合作、穿梭育种,促进资源共享,提高了大豆育种效率,不断选育和推广高产、优质、多抗、广适大豆新品种。通过联合鉴评与联合示范,已连续六年黄淮海地区冀、鲁、豫、皖、苏等多地出现亩产超300公斤大面积高产典型和专家验收记录。加快了新品种推广速度,为大豆生产提供优良新品种,推动了黄淮海大豆产业的发展。

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