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湖南菜籽油产量得到大幅度提升

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发表时间:2020-11-19 11:25

  油菜种子为什么会有不同颜色?黄色种子为什么品质好?能不能培育出黄籽油菜?刘忠松用30年破译世界难题,带领团队做成了一件大事。


  5月22日下午,暴雨倾盆。湖南农业大学国家油料作物改良中心湖南分中心里,刘忠松教授的办公室地上堆放着五六公斤油菜种子,一粒粒看上去比芝麻大点。

  “这黄色的就是我们培育出的黄籽油菜新品种,比黑色的含油量高5个百分点。”刘忠松蹲下来抓起一把黄籽让记者看,又说道,“再放上一阵子,办公室里都能闻到油香。”

  两个新品种的名字很拗口:湘杂油631、湘杂油518,能耐却很大,黄籽含油量分别高达45.8%和47.28%。

  “湖南是全国油菜第一大省,这是湖南含油量最高的两个审定品种,已在全国累计推广近2000万亩。可以说,1公斤黄籽稳产半公斤好油。”刘忠松话中透着自豪。他主持的“油菜黄籽形成的分子机制研究与应用”,刚刚获得了2016年度省自然科学奖一等奖。

  油菜是全球第二大油料作物。几十年前,国外科学家发现,油菜黄籽比黑籽含油量高,而且无色素,油质清亮,菜粕金黄,是优质蛋白饲料。那么,油菜种子为什么会有不同颜色?黄色种子为什么品质好?能不能培育出黄籽油菜?一直是个谜。

  1988年,硕士毕业后的刘忠松选定了这个谜一样的研究方向。

  “开始走了好多弯路,和其他研究者一样从黑色素的思路入手,依靠种子颜色这个表象来判断,很不靠谱。”刘忠松说,直到2001年彻底改变思路,应用现代生物技术,才缓缓打开了成功之门。

  “做出黄籽油菜新品种的样品来,花了10年时间。从样品到审定品种,又花了五六年。”刘忠松说,研究产生了4个科学发现、两个技术发明。

  原来,决定油菜籽颜色的物质是原花色素而非黑色素,并且贮存在菜籽种皮中。

  原来,两个基因调控种子颜色,它们在不同染色体上。如果发生突变,两个基因都不“干活”,种皮就不能积累原花色素,于是呈现黄色。两个基因都“干活”的话,授粉10天后就开始合成原花色素,并逐渐积累在种皮中,呈现黑色。只有一个基因“干活”的话,就呈现褐色。

  与黑籽相比,黄籽不含色素、油含量高、纤维素木质素含量低。黄籽品质优的背后,原来也是黄籽基因的效应。

  目前广泛种植的是欧洲来源的甘蓝型油菜,产量高、抗性好,但都是黑籽。而源自本土的芥菜型油菜,既有黑籽也有黄籽。研究发现,这些黄籽的根在中国西北,是长期人工选择驯化的结果。“因为黄籽容易萌发,适合西北干旱地区种植,所以在芥菜型油菜中人工选择了黄籽。”刘忠松向记者解释。

  要培育出甘蓝型黄籽油菜,就得将甘蓝型油菜和芥菜型油菜进行杂交。它们是两个不同的种,而种间杂交打破物种固有的遗传平衡,遗传性状不稳定,就要运用回交、自交、再回交等多种遗传手段来维稳,直到出现稳定的黄籽材料。

  在刘忠松办公室外的走道上,挂着一张图:油菜黄籽基因的精细定位和图位克隆。

  “这张图是2011年完成的,在世界上是首次。当时,科研条件没有现在好。5434株油菜光DNA提取,请了6位学生在暑假整整干了一个多月才完成。”刘忠松回忆,把调控种子颜色的两个基因找出来,花了3年。

  有了这张图,黄籽油菜的新品种选育,实验室成了主阵地,时间也缩短了不少。

  “油菜在塑料盘育苗后,我们就对它们做DNA鉴定,选择那些两个调控颜色基因都突变了的苗子拿去移栽,这样可以肯定结出的是黄籽。以前要等种子成熟才知道颜色,而且对为什么是这个颜色的内在机制并没有弄明白,既使看到的是黄籽,下一代结出的也不一定是黄籽。”刘忠松笑称,英雄不问出处,但基因要问来源。

  油菜育种研究也是候鸟型。带着一包包油菜种子,刘忠松团队又一次踏上了去云南夏繁的行程。那里将开始新一季的试验,孕育着更高产、更高质、更高抗的新希望。


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