小麦研究所是四川省人民政府1984年批准在都江堰市建立的专业研究机构。现有基因资源与分子育种、育种与良种繁育、细胞遗传学、种质资源、分子生物学、生物技术等6个研究室。有教授、研究员7人,副研究员2人;博士导师7人,硕士导师9人;杰出高级专家1人、国务院政府特殊津贴专家4人;国家百千万人才工程国家级人选2人;教育部优秀人才计划3人;四川省教学名师1人;四川省有突出贡献的优秀专家4人;四川省学术和技术带头人4人、后备人选4人。在职的15名研究人员中有10人在国外进修、访问和合作研究1年以上。目前有作物遗传育种、生物化学与分子生物学、植物资源的保护与利用和植物学专业博士和硕士研究生80余名。近年来已指导毕业博士20名,硕士40多名。2篇博士学位入选全国百篇优秀博士论文。
“十五”以来,尤其是党的十六大以来,在学校党政的领导和各单位的大力支持下,小麦所全体职工弘扬“讲团结、讲纪律、讲发展、讲贡献”的传统,锐意进取,辛勤工作在科学研究和人才培养,特别是在麦类基因资源发掘与利用研究方面取得显著进展。
截止目前,小麦所共承担国家和省部级科研项目80余项,主要来源国家863、973、科技部支撑计划、农业科技成果转化资金、教育部高等学校博士学科点专项、优秀博士论文专项、教育部重点、优秀人才、长江学者和创新团队发展计划、国家自然科学基金、四川省青年基金、四川省科技厅和教育厅的科研项目等。获得科研经费约1500余万元,年均经费约250余万元。研究项目涉及小麦族种质资源评价、新基因资源发掘与新材料创制、小麦新品种选育与配套技术、生化与分子标记应用及新型标记开发、生物技术与分子生物学、品质功能基因克隆、转基因工程、细胞学与分子遗传学、小麦族分类与生物系统学和植物资源的利用和保护等研究领域。
经过全所职工的不懈努力,在“小麦高产、抗锈优良种质资源“繁六”及姊妹系”获国家技术发明一等奖和“小麦族种质资源研究”获国家自然科学二等奖的基础上,近年来又获得省部级以上奖励8项,其中国家教学成果二等奖1项,四川省教学成果一等奖1项,四川省科技进步一等奖1项,二等奖1项,3等奖4项。国家审定品种1个,四川省审定品种2个,累计推广约300万亩。在《Chromosome Research》、《Biochemica et Biophysica Acta》、《Theoretical and Applied Genetics》、《Journal of Cereal Science》、《Plant Science》、《Plant Systematics and Evolution》、《Botanical Journal of Linneus Society》、《Hereditas》、《Canadian Journal of Botany》、《Plant Molecular Biology Reporter》、《Euphytica》、《Genetic Resources and Crop Evolution》、《Plant Breeding》、《Molecular Biology》、《Journal of Applied Genetics》、《中国科学》、《科学通报》、《植物学报》、《植物分类学报》、《中国农业科学》、《遗传学报》、《作物学报》等国内外重要学术刊物发表论文500多篇。其中:16个国家的国际刊物120多篇,一级学报108篇,有55篇论文被SCI收录。主编著作和教材5部。
尤其是在2001年以来的6年间,小麦所在已有研究的基础上,进一步将现代生物高新技术与传统常规技术结合,对麦类作物基因资源开展系统深入的鉴定、评价、发掘、创新与利用研究,取得了新的重大进展:
1.作物种质资源收集、保存和遗传评价研究:收集、征集和保存我国西南、西北、东北、华东等省区和美国、加拿大、日本等国的小麦族近缘属23属206种35变种的种子6000余份。建立和完善小麦族异种属基因库和亚洲唯一的小麦族植物专有标本室(SAUTI)。从形态分类学、细胞遗传学、分子生物学和育种学等方面对种质资源进行了系统的整理和遗传评价。发现、定位并命名发表了一系列小麦族的重要基因,如:抗穗发芽基因定位在2DS染色体臂上;并列小穗基因定位在5AL、4BL、6BS、7BL、7DL染色体臂上;发现特异矮秆基因受主效基因控制;发现印度圆粒小麦条锈病抗性受1对隐性基因控制;发现四川小麦的6B、6D和7B染色体上有赤霉病抗性基因;发现长穗偃麦草的赤霉病抗性受1Ee的主效基因控制;发现促进部分同源染色体配对的phKL基因的作用效应介于ph1b和ph2之间。建立小麦族新属1个,Douglasdeweya;发表新种和新组合各1个;首次报道26个物种的核型、13个物种的C带带型和8个物种的染色体组组成;开展了一些多年生和一年生属种间的分子系统学研究。从11个物种1045份材料中,筛选出蛋白质含量高答20~27%的优异材料有55份;应用APAGE,检测了12个物种1111份材料的醇溶蛋白,应用SDS-PAGE,检测了10个物种1211份材料高分子量谷蛋白亚基。
2.创制了一批优异作物育种新材料:利用导入黑麦外源基因的小麦穗数型种质87-422衍生品系,选育了国审和川审小麦品种川农16;利用导入黑麦外源基因的小麦穗重型种质异源2号衍生品系选育了川审小麦品种良麦2号和良麦3号;利用黑麦基因创制的小麦新材料99L2,高抗条锈病,2RS小片段外源基因导入小麦染色体组;利用节节麦人工合成的小麦抗穗发芽材料RSP衍生系,育成一批白粒抗穗发芽优良新品系;导入特殊节节麦基因组创制的六倍体SHW系是由节节麦AS60与小麦杂交,在不需胚培,人工合成的一批新的大穗六倍体小麦;利用phKL基因创制出含易变山羊草外源基因的TKL1外源转移新材料,TKL1遗传稳定,2UlS/ 2DL易位系;研制出phKL和Ph2基因缺失重组体phKL+Ph2- 诱导部分同源染色体配对的能力显著增加;利用华山新麦草首次获得不需胚培产生的与小麦杂交的属间杂种和大量回交后代,同时,首次人工合成华山新麦草与小麦的双二倍体创制小麦育种新材料PHW。
3.小麦生化与分子标记应用研究:利用RFLP、RAPD、SSR、STS-PCR、FISH等分子标记,对小麦特异种质资源和一些小麦族多年生物种进行了系统地遗传评价,研究了一些属种间和材料间的分子遗传多样性;分析了中国特有小麦地方品种群体间和群体内的遗传多样性;开发了低分子量谷蛋白(LMW-GS)基因新型标记,其中根据N-末端保守序列将已知基因划分为9种类群;开发出类群特异性分子标记,并进行了染色体定位;研究发现基因编码区与5′侧翼序列可能具有协调进化关系,并开发出特异扩增每类基因完整编码区的分子标记。开发了小麦二聚α-淀粉酶抑制因子(WDAI)基因SNP标记,发现WDAI基因在普通小麦中以多拷贝形式存在;首次完成普通小麦及其供体物种WDAI基因的SNP分析;开发出7对染色体特异的SNP标记,将WDAI基因定位在3BS和3DS上。发展了RAMP,ISSR,细胞质基因组SSR及IST序列分析等一些特异PCR标记技术,并用于小麦族属种的分子系统学进化关系及异源多倍化早期DNA序列变化特点等研究。
4.小麦谷蛋白基因克隆和转基因研究:从小麦近缘属种和小麦品种中克隆出17个高分子量谷蛋白新基因;24个低分子量谷蛋白新基因;30个醇溶蛋白新基因。以四川推广小麦品种为转基因受体材料,发现自育品种川农16最为优异;建立了适用于四川小麦的转基因技术体系;构建了自主知识产权的HMW-GS基因转基因载体; 成功地将Bar基因转入川农16中,克隆出胚乳特异性表达启动子;获得转新型HMW-GS基因的转基因植株。
5.作物种质资源利用和新品种选育:采用染色体工程方法和常规杂交,结合分子标记鉴定技术,成功选育了含黑麦外源基因的穗数型高产优质小麦品种川农16。在四川省区试,较对照增产14.26%,产量高达392.20公斤/亩,是2002年以前四川省区试中历年绝对产量最高者。2002年通过四川省品种审定,2003年通过国家品种审定。2002-2006年累计推广约400万亩。国家“十五”农作物首批后补助小麦新品种;2005年获国家农业科技成果转化资金资助。还选育了良麦2号和3号小麦新品种。
这些研究,丰富了麦类遗传育种基础理论和物质基础;发表论文在国内外产生了较大影响。正如北京大学、复旦大学、四川大学、中国科学院和四川省农科院同行专家在评审“麦类基因资源发掘与利用研究” 项目时,一致认为:“该项成果具有很强的历史传承和系统性,特色明显,将现代生物技术和传统育种方法紧密结合,深入地开展了小麦族系统与进化、特异基因资源发掘与育种利用研究,不管是在麦类基因资源的基础理论,还是在实际应用方面都取得了突出的创新性成果。该项成果总体达到国际同类研究先进水平,部分研究成果居国际领先水平。”