春耕春管上新了丨找回“丢失”的优异抗逆基因——探访创制小麦抗逆材料的“国字号”重点实验室

2月25日，河南大学省部共建作物逆境适应与改良国家重点实验室的试验田里，麦苗青青如茵，水肥正通过滴灌带汩汩流淌，为小麦根部输送“营养餐”。

如果不是地上放置的标牌，你很难发现这块麦田“大有乾坤”——15亩地种了3万份宝贵的抗逆材料。

这些材料就是种质资源，被誉为种子的种子。“我省小麦常规育种全国领先，但要打破传统育种天花板，实现产量与抗逆兼得，就需要发掘作物种质基因资源，培育出抗逆和高产优质的新品种。”河南大学农学院副院长、实验室科研人员李浩介绍，在小麦驯化过程中，人们曾因过度追求某些性状（如产量、面粉品质等）而“弄丢”了另一些重要基因，他们的工作就是找回“丢失”的优异抗逆基因。

试验田紧挨着实验室。实验室步入式培养箱里，一株株节节麦的麦穗干瘪细长，麦芒很短。李浩介绍，节节麦环境适应性特别强，一旦撒到麦田里，能长到1米多高。节节麦在农民眼里是“杂草”，但在科学家心目中却是小麦遗传改良的基因“宝库”。

挑选优异基因的过程，就是成千上万次比对试验的过程。研究发现，节节麦里有4万多个基因，其中1万多个基因与现有小麦品种不一样。通过节节麦与小麦杂交，将1万多个基因分散到几万份小麦材料里，便实现了节节麦优异基因向小麦的转移，进而创制出普通小麦的种质资源库。在此基础上，研究人员模拟盐碱地、旱地等条件，在同样的光照、湿度和温度条件下，观察不同植株的响应情况。

“筛选出的抗旱材料可以放到旱地里做田间试验，如果抗旱性状表现好，产量也不错，说明这个材料有成为小麦新品种的潜力。如果产量表现不太满意，也可以与现有高产品种聚合杂交，将抗旱材料的优异区段转移到现有品种上，在高产稳产的同时，提高现有品种的抗旱抗逆性。”李浩解释说，筛选出的抗逆材料既服务于育种生产，也可以通过基因测序，分析出哪些基因来自于节节麦，进而提高小麦育种基础研究水平。

中国农科院作物所新乡基地已经开始了这方面的尝试。去年，实验室筛选出了一些表现好的抗旱材料在基地试种。今年5月份，到小麦抽穗灌浆期便可以观察这些材料的抗旱性状以及产量等综合性状，然后通过大田试验筛选出更优异的抗旱材料。

如今，实验室已经创制出近10万份节节麦衍生的种质材料。这些种质材料将成为我国小麦的重要原始创新资源库，同时也能与全国乃至全球科研工作者共享。

“挖掘作物本身的生产潜能及抗逆性能，对于从本质上解决制约作物产量和抗逆性同步提高的‘瓶颈’至关重要。”实验室主任宋纯鹏表示，希望能尽快选育出高抗、稳产、高产的“智慧作物”，在不同生长环境的土地上开花结果，智慧地应对各种逆境胁迫，最终为培育具有自主知识产权的作物优良品种、从源头上为保障国家种业发展和粮食安全作出贡献。

记者手记

作为“国字号”实验室以及“生物学”国家双一流学科的关键机构，河南大学省部共建作物逆境适应与改良国家重点实验室始终聚焦河南省及黄淮海地区的区域特点和作物逆境适应领域的重大科学问题开展科研攻关。肩负重大使命，实验室里汇聚了农学、生物学、计算机学、大数据等方方面面的人才。

2023年中央一号文件提出，要深入实施种业振兴行动，构建开放协作、共享应用的种质资源精准鉴定评价机制。河南大学省部共建作物逆境适应与改良国家重点实验室创制小麦抗逆材料资源库，相信在不久的将来，将培育出适应各种环境和土壤的“智慧作物”“超级种子”。借力“国字号”重点实验室推动种业原始创新的同时，我省聚焦种质资源保护利用等六个主攻方向，推进国家生物育种产业创新中心、神农种业实验室和中原研究中心建设，聚力打造国家级、国际化农业创新高地，加快建设种业强省，在国家“新一轮千亿斤粮食产能提升行动”中贡献河南种业力量。（记者 刘晓波）