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特邀注册赠送58元体验金:【新京报】全球气候变化正在抵消育种增产 未来需重视耐高温育种

文章来源 :新京报 发布时间: 2022-11-10 浏览量:

       过去很多年中,小麦育种家们更多重视产量的提升,而对适应性的问题重视不够。

      近日,一项针对过去50多年北美小麦区域实验数据的研究,全面评估了当前和未来气候条件下的小麦产量变化。

      研究结果显示,按照当前的育种效率,在未来升温超过6.0摄氏度(升温阈值)条件下,未来新育成的冬小麦品种产量,将低于基准气候中对照品种的产量水平,而对于春小麦而言,该升温阈值仅为3.6摄氏度。这意味着,当前的小麦育种策略需要调整,在未来需要更加重视品种对气候的适应性。

中国农科院特邀注册赠送58元体验金研究员贺勇在进行小麦研究。受访者供图

      过去半个多世纪,高速增产抵消了气候影响

      小麦是人类赖以生存的重要粮食作物,在上万年的历史中,人类驯化了小麦,小麦也驯化了人类的胃。不论是东方的包子面条,还是西方的面包卷饼,在任何地方,都可以找到与小麦相关的经典面食。在今天,全球三分之一以上的人以小麦为主食,小麦的增产和稳产,影响着超过20亿人的食物问题。

      上世纪五六十年代,绿色革命兴起之后,全球小麦产量步入了快速增长的阶段,尤其是在发展中国家,抗倒伏、耐密植、耐高肥的小麦逐渐成为主流,改变了小麦种植的历史。

      “过去半个多世纪中,育种、栽培技术的发展,对小麦持续增产起到了关键性的作用,其中育种贡献尤其重要。”中国农科院特邀注册赠送58元体验金研究员贺勇说。

      2010年,贺勇进入加拿大农业部做博士后,开始接触和北美小麦相关的长期记录数据,这些数据纵贯半个世纪(1961-2018),是当地农业部门多年来的累积。其中最宝贵的,是有固定的对照品种常年参与小麦的区域试验。

      通过这些数据,贺勇和中国科学院大气物理研究所张天一研究员联合国际著名小麦育种学家罗恩·德波(Ron DePauw)等中外12家科研机构研究人员组成的研究团队发现,过去50多年中,全球气候升温对小麦的生产并不友好。

      按照模型推算,在不考虑其他因素的情况下,在生长季平均气温每上升1摄氏度的条件下,冬小麦产量减少3.5%左右,而春小麦产量减少能达到7.5%。该研究通过将新育成品种与各自固定的对照品种进行比较发现,冬小麦新育成品种的耐热性不断增强,而春小麦新育成品种的耐热性不但没有提升,甚至有可能减弱。

      然而,快速发展的育种技术、高速增长的小麦产量,使得气候的影响降到了最低。事实上,过去半个世纪,全球小麦总产量提升了50%以上,远远超过气候影响造成的减产。

      小麦增产进入平台期,气候影响逐渐增大

      上世纪末开始,育种技术突破性进展对国内外小麦增产的促进作用趋于减弱。

      尽管分子标记辅助选择等新的技术用于小麦育种的研究,已有30多年历史,但随着育种目标的内容和难度大幅增加,近年来在小麦增产上,该技术与育种家的期望尚有较大差距。与此同时,气候变化对小麦生产的影响日益明显,而未来全球对小麦的需求仍将呈大幅度增长。

      因此,进一步提高小麦单产和应对气候变化对小麦生产的冲击,是全球主要小麦种植国家的研发重点。

      回国后,贺勇依然延续之前的研究,利用北美庞大的数据库,他和该研究团队以过去五十多年的气候变化为基。⒘嗽げ饽P,并对未来气候条件下的小麦产量进行预测。

      贺勇的研究,正是基于对小麦育种未来发展的担忧。贺勇告诉记者,在小麦的育成过程中,参试品种需要在多年多个试点进行丰产性、稳产性、抗病性、抗寒性、抗旱性及加工品质鉴定。参试品种只有在各方面       表现优于对照品种,才能通过品种审定。由于小麦品种审定的年份一般需要3-4年,因此,该审定过程对长期的气候变化的敏感度不够,难以考虑小麦对气候变化的适应性。

      为此,贺勇与该研究团队成员开启了这项关于气候变化和小麦产量的研究,想要找出两者之间的联系,并给未来的育种提供建议和参考。

      研究的关键技术是预测模型,这个模型基于北美1961年至2018年50多年的数据。贺勇介绍,他们将每个品种参试站点的气候和产量数据代入其中,以此去分析产量和气候之间的关系。最后,在当前育种效率下,预测未来气候条件下小麦产量的变化。

      “气候变化的加剧是全社会的共识,关键是如何判断未来的变化趋势。”贺勇说。为此,他们使用了4种未来气候预测情景数据,“最好的一种情况,是我们可以提前实现碳中和、碳达峰,这也是全球升温幅度最小的气候情景,在这种情景下,气候变化对小麦产量影响最小。最极端的情况,是当前的小麦育种策略带来的遗传增益,将无法完全抵消升温对小麦产量的负面影响。”

      未来小麦育种,需重视适应性问题

      面对未来可能的风险,我们是否有应对的能力,又该如何应对?

      贺勇表示,应对气候变化带来的负面影响,在育种中,可能需要更加重视适应性的问题。“过去很多年中,不管是中国还是全球,小麦育种家们更多重视产量的提升,而对适应性的问题重视不够。尤其对长期气候变化下的小麦适应性问题,更是如此。”

      更好抵御升温对小麦产量的影响,关键在于育种策略的转变,而当前的小麦育种策略,确实无法抵御这一风险。

      事实上,随着分子生物学、基因组学等现代科技的发展,人类并非没有应对气候变化的能力。贺勇说,“这些年来,全球的科学家们,已经开发了很多小麦耐热分子标记。如果在未来的育种策略中考虑适应气候变化问题,完全可以提前通过育种来抵御气候变化对小麦产量的冲击。”

      “我们的研究,更清晰地预测了未来的变化趋势和时间节点,这可以给育种家提供重要的参考,为规划适应性育种策略提供依据。”贺勇说,“人类当前的技术,可以克服气候变化的负面影响。”

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