◎通讯员 杜 鹃  本报记者 杨 仑

    作为我国重要的农作物之一，大豆的丰产稳产对于保障国家粮食安全具有举足轻重的作用。然而，受限于种植结构等因素，我国大豆对外依存度较高。多年来，提高大豆单产一直备受我国农业科研人员关注。

    最近，杂交大豆领域取得了新进展。吉林省农业科学院大豆研究所杂交大豆研究团队开发出一套通过创制大豆光敏不育系进行自交繁种和异交制种的方法。该方法能够使不育系与任何可育系进行杂交，从而生产杂交种，实现了“两系”法在杂交大豆育种中的应用。

    “我们现在的目标是培育制种产量高、适应性广、优势强的大豆杂交种。”11月4日，该团队负责人、国家大豆产业技术体系杂种优势利用岗位科学家张春宝告诉科技日报记者。

    “三系”法成本高、流程复杂

    我国土地资源宝贵且有限，要振兴大豆产业并提升国际竞争力，核心策略在于提高单位面积产量并降低生产成本。在水稻、玉米等农作物的生产实践中，杂种优势都显著提升了它们的单位面积产量。

    杂交水稻能行，杂交大豆是否也能成功？

    吉林省农业科学院院长马国成介绍，围绕这一课题，自20世纪80年代开始，吉林省农业科学院的科研工作者们展开了攻关行动：1993年，育成世界上第一个大豆细胞质雄性不育系；1995年，通过细胞核质互作雄性不育系、雄性不育保持系和雄性不育恢复系的“三系”配套实现杂种优势利用；2002年，世界上第一个大豆杂交种“杂交豆1号”通过审定……一个个扎实的科研成果，奠定了我国在大豆杂种优势研究领域的领先地位。

    杂交作物的成功，关键在于找到高效且稳定的雄性不育系。在水稻领域，我国科研人员走遍全国寻得不育系植株的故事人们早已耳熟能详。但与水稻不同，大豆的花器小，且通常处于闭合状态，导致其天然异花授粉率极低，给人工杂交带来巨大困难。

    此前，杂交大豆育种采用“三系”法，即细胞质雄性不育系作为杂交制种的母本，但母本自身需要与保持系杂交繁种。这既增加了杂交种生产成本也易造成混杂，不仅增加了工作量，也极大地限制了杂交大豆育种的推广与应用。

    “制种成本高，流程复杂是困扰杂交大豆产业化发展的关键问题。”张春宝说。

    找到大豆繁育“定时开关”

    为了降低制种成本，科研人员把目光瞄准了“两系”法。在杂交水稻的成功实践中，“两系”法已经被证实可以大幅降低制种成本，同时让制种过程变得更加灵活，从而实现大规模、高效杂交制种。

    实现大豆“两系”法育种的关键，在于找到光温敏核不育系，实现不育系自交繁种。近日，张春宝团队利用分子标记定位、CRISPR基因编辑、生化分析及田间表型鉴定等办法，挖掘并克隆了大豆首个光敏核不育基因。科研人员解析了该基因调控大豆育性转换的分子机制，创制了理想的大豆光敏不育系新种质，通过长日照调控不育系自交结实进行繁种，利用短日照情况下，大豆高度不育进行异交制种。

    “打个比方，这个基因就像是大豆的‘定时开关’。在短日照环境下，开关关闭，大豆不产生种子，即不育；而在长日照条件下，开关打开，大豆自交结种，恢复可育。”张春宝说。

    这样一来，就省去了传统“三系”法中借助保持系繁殖不育系的步骤，而且使得该不育系可与任何可育系进行杂交，从而极大拓宽了亲本的遗传基础。这将有效提升大豆杂种优势的潜力，突破了“三系”法亲本种质资源利用范围狭窄、不育系转育周期长、杂交种育性易受环境条件影响及制繁种程序繁琐且易混杂等技术瓶颈，有望加速杂交大豆产业化进程。

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    掌握大豆核心种质

    在推动杂交大豆产业化进程中，吉林省农业科学院非常重视种质资源的收集。

    据介绍，该院积极与国内外科研院所、大学及种业公司开展合作交流，引入美国、日本、意大利、俄罗斯、阿根廷等国家及我国东北、黄淮及南方等不同地区的优异大豆种质资源4000余份，从中选育出适宜大豆主产区种植的稳定细胞质雄性不育系和保持系400余对，恢复系500余个。

    吉林省农业科学院院长马国成介绍，截至2023年底，该院已育成并审定了33个大豆杂交种。其中，晚熟品种可增产20%以上，中熟、中早熟种增产14.8%—19.7%。特别是“吉育611”“吉育635”和“吉育647”等品种，在区域试验中相比对照组增产超过15%，繁殖系数均达到1∶20以上，使得杂交大豆制种结实率提高至70%以上，实现了高产与高制种效率的有机结合。

    吉林省农业科学院还组织国内10余家科研院所、大学展开联合攻关。目前，已创制适合西北和黄淮产区稳定细胞质雄性不育系和保持系50余对，恢复系70余个。

    “团队正在进一步挖掘杂交大豆的增产潜力，一旦育成优势潜力更大的杂交种，其经济和社会效益将进一步增加。随着杂交大豆产业化关键技术的不断进步，杂交大豆种将有巨大的应用前景和经济、社会效益。”吉林省农业科学院大豆研究所杂交大豆研究团队负责人、国家大豆产业技术体系杂种优势利用岗位科学家张春宝说。