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一颗绿豆的“基因突围” 江苏高产抗病虫绿豆新品种相关技术获省科技进步奖一等奖

来源: 紫牛新闻

2026-11-06 18:07:00

夏天放一袋绿豆在家里,过完秋天,虫子从豆子里钻出来——这是不少人对绿豆“生虫”的直观记忆。这种虫学名豆象,卵早在田间就进了绿豆,收进仓库后慢慢孵化,把豆子吃空。过去,农民用磷化铝熏蒸防虫。如今,国家食用豆产业技术体系首席科学家、江苏省农业科学院副院长陈新团队从野生资源里找到抗豆象的“基因钥匙”,把抗虫特性转进栽培品种,让绿豆“放两三年,不用放冰箱也没事”。

11月6日,该团队联合中国农科院作科所、河北农林科学院等单位,围绕高产抗病虫绿豆新品种选育及高效栽培技术集成应用相关成果,获2025年度江苏省科技进步奖一等奖。项目发表论文82篇,获授权发明专利17项,PCT国际专利3项;成果经专家组评价,在绿豆杂种优势利用、抗豆象和根腐病分子育种技术居国际领先水平。

从仓储虫害到田间病害,产业痛点倒逼“双抗”育种

绿豆是我国主要的热季食用豆类作物,蛋白质含量仅次于大豆,生育期60-90天,较大豆的120天更短,且具有固氮养地优势,是缓解大豆进口依赖、保障国家粮食安全的重要战略作物。但长期以来,产量偏低、病虫害偏重制约产业发展。

三十四年来,陈新盯着一颗颗小绿豆,做着关乎产业和民生的“大文章”。他和团队攻关的目标很明确:让一个品种同时抗虫、抗病,即“双抗”。

仓储环节的威胁主要来自豆象。陈新解释,豆象的卵在田间就已进入绿豆籽粒,收获后带进仓库和家中逐渐孵化,在豆内取食,把豆子蛀空。存放一两年后,许多绿豆被吃空,失去食用价值。过去,农民主要用磷化铝熏蒸来降低虫害。

根腐病则是另一类威胁。陈新介绍,南方绿豆多在夏季种植,若遇台风、多雨天气,根系容易腐烂、扎不下去,植株后期长不起来,出现成片枯根烂根甚至死苗。原有品种不抗根腐病,往往先烂一小片,再像传染一样向周边蔓延,严重时可造成八九成植株死亡。

“消费者更关心仓储期间是否长虫,种植户更关心田间根腐病。”陈新说,通过相关技术,最近5年绿豆平均产量提高约30%;抗性增强后,农药使用和环境污染也相应减少。

从野生资源里找“基因钥匙”

要解决仓储和田间这两道难题,首先得有丰富的种质资源,从而优中选优。“巧妇难为无米之炊。”陈新直言,部分资源仍有空白。

团队曾远赴边远山区等地采集野生绿豆资源,最终带回15份。其中一份,后来被证实具有抗豆象特性。“当时并不知道它抗豆象,只知道它是野生种,生存适应力强。”陈新回忆,这份资源植株矮小、茎蔓弯曲,并不适合栽培。此后,团队将其抗豆象特性成功转育到栽培品种中。

如今,江苏省农科院已拥有13862份绿豆种质资源,种质库的“家底”并非一蹴而就,而是长期积累而成。从20世纪300多份起步,2000年左右约2000份,到2020年发展到1万多份。“但资源数量多,并不意味着就能直接找到所需材料。”陈新坦言,拥有一万多份资源,仍要经过田间鉴定、实验室喂虫、芯片与生物技术联合筛查,“一个基因对应一个性状”,才能把真正有价值的抗病虫资源鉴定出来、利用起来。

给绿豆做“基因体检”,AI当“育种参谋”

记者了解到,在庞大种质资源库的优势基础上,团队首创了高通量抗病虫表型组学评价技术体系,挖掘出V2206等高抗豆象、油绿豆等高抗根腐病的新资源;构建EMS饱和突变体库,筛选出雄性不育、柱头外露等系列新种质,为绿豆这种自花授粉作物的杂交育种打下基础。

团队成功组装苏绿1号等高质量基因组,构建首个绿豆综合性生物信息学数据库,实现基因组、转录组、代谢组、群体遗传变异以及饱和突变体库数据深度整合;研制国际首个绿豆SNP基因分型液相芯片“绿芯1号”,精准聚合抗病虫、高产等优异位点;发掘抗豆象、抗根腐病、雄性不育、长柱头等关键功能基因。

此外,团队还结合AI智能预测与筛选算法优化构建绿豆育种智能体,预测准确率85%以上,形成“基因分型—性状预测—精准育种—方案优化”全流程智能化闭环,将传统常规系统选择8至9年的育种周期压缩至2至3年。

陈新打了个比方:育种芯片像给绿豆做一次“基因体检”,把重要基因功能通过标记点在一张纸上点出几千个点;智能体则像一位“育种参谋”,把海量数据综合起来分析。“比如一个群体8个亲本杂交,后代要聚合很多性状,大概200多万个后代,很难找;智能体通过决策分析,在后台找到目标群体。”陈新说,“智能体不是万能的,找到以后还要在田间种、观察、确定,但可以快速筛选。”

良种良法赋能产业提质增效

技术落地,最终要看品种和应用。团队将杂种优势利用、分子标记辅助选择、智能体育种预测与常规育种相结合,育成系列新品种:世界首个商业化应用的高产杂交种苏绿10号、适合机械化的中绿7号、高产且高抗豆象的冀绿15号,以及兼抗根腐病和豆象的苏绿11号、苏绿13号等,入选不同区域省级主导品种。与此同时,团队创建食用豆玉米带状复合种植、绿豆全程机械化等农业农村部主推技术,在全国产区广泛应用。

作为“一带一路”国际合作标志性成果,相关品种在缅甸、泰国等国家大面积推广应用,较当地品种增产30%以上。团队依托江苏明天种业有限公司在缅甸开展试种,目前已有两个品种通过缅甸国家审定,实现商业化、大面积种植。

下一步,向盐碱地要绿豆,向营养健康要价值

据悉,目前相关项目发表论文82篇,获授权发明专利17项,PCT国际专利3项。

品种推广见效后,团队把目光投向更远。陈新表示,下一步团队期待将重要性状聚合起来,关键关注气候韧性。江苏有600多万亩盐碱地,绿豆耐盐碱表现较好。目前千分之三的盐碱地可以大面积种植,约占盐碱地20%至30%;未来千分之五的盐碱地如果能种,江苏沿海、山东都可以推广。全国有1亿多亩盐碱地,江苏沿海有600多万亩。团队还要继续做耐涝、耐旱研究。

营养健康方面,“去火解毒”是绿豆被大家熟知的功效,而陈新则带领团队把目光投向它背后的物质基础。就在今年,江苏省农科院与南京医科大学联合开展研究,发现绿豆“去火、解毒、消炎”功能的关键,与异牡荆素等物质有关,发现其合成关键基因,并验证该物质显著抑制热诱导炎症因子,相关成果已发表。陈新表示,未来希望培育出“去火”功效更突出、产量更高的营养健康型品种;在产业链上,则围绕绿豆沙、绿豆芽等开发功能性食品,让绿豆从田间原料走向健康产品。

扬子晚报/紫牛新闻记者 吕彦霖

校对 胡妍璐