亚热带农业研究 2016,Vol. 12Issue (3): 145-150   PDF   
DOI: 10.13321/j.cnki.subtrop.agric.res.2016.03.001
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林荔辉, 祁建民, 徐建堂, 陶爱芬, 方平平, 张立武, 林培清
LIN Lihui, QI Jianmin, XU Jiantang, TAO Aifen, FANG Pingping, ZHANG Liwu, LIN Peiqing
光钝感杂交红麻研究现状及其国际化合作探究——基于“一带一路”战略模式
Current status on photoperiod-insensitive red Kenaf hybrids research and an international cooperative research proposal based on the “One Belt-One Road” strategic plan
亚热带农业研究, 2016, 12(3): 145-150
Subtropical Agriculture Research, 2016, 12(3): 145-150.
DOI: 10.13321/j.cnki.subtrop.agric.res.2016.03.001

文章历史

收稿日期: 2016-04-17
光钝感杂交红麻研究现状及其国际化合作探究——基于“一带一路”战略模式
林荔辉, 祁建民, 徐建堂, 陶爱芬, 方平平, 张立武, 林培清     
福建农林大学作物科学学院, 福建 福州 350002
摘要: 光钝感杂交红麻的推广与应用是实现全球化红麻产业可持续发展的有效途径。总结了我国红麻研究现状及国际红麻产业发展趋势,探讨了我国光钝感杂交红麻的研究进展与应用意义。依托“一带一路”政策契机,开展红麻产业的国际合作是实现麻类产业转移,互惠共利的关键。
关键词光钝感     杂交红麻     "一带一路"     国际合作    
Current status on photoperiod-insensitive red Kenaf hybrids research and an international cooperative research proposal based on the “One Belt-One Road” strategic plan
LIN Lihui, QI Jianmin, XU Jiantang, TAO Aifen, FANG Pingping, ZHANG Liwu, LIN Peiqing     
College of Crop Sciences, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou, Fujian 350002, China
Abstract: The release and utilization of photoperiod-insensitive kenaf hybrids are effective ways to achieve sustainable development of the kenaf industry worldwide. This paper summarizes the current status of kenaf research in China and the development trend of the kenaf industry in the world. Furthermore, progress on photoperiod-insensitive kenaf hybrids and significance of research findings in China are also discussed. The "One Belt-One Road" strategic policy provides an opportunity for international cooperation on Kenaf Industry, which is a key to realize a win-win kenaf industrial transfer.
Key words: photoperiod-insensitivity     red kenaf hybrids     "One Belt-One Road"     international cooperation    

2015年3月28日,经国务院授权,国家发展改革委员会、外交部、商务部联合发布了《推动共建丝绸之路经济带和21世纪海上丝绸之路的愿景与行动》,提出前瞻性的倡议和国际间合作,打造政治互信、经济融合、文化包容的利益、命运和责任共同体[1]。“一带一路”的推进,旨在促进我国与沿线各国的经济要素有序自由流动、资源高效配置和市场深度融合,推动实现经济政策协调,开展高水平、深层次的多区域合作发展,共同打造开放、包容、均衡、普惠的区域经济合作构架,标志着我国从参与全球化到塑造全球化的态势转变[2]

红麻是短日照植物,光周期反应程度的遗传差异不仅影响红麻的种子产量,还与纤维产量和品质密切相关。短日照促进红麻的生殖发育,而长日照则延长红麻营养生长期,提高生物学产量[3]。因而,红麻光钝感基因的发掘和利用对解决我国红麻“南种北调”出现的早花减产,提高红麻的核心竞争力和原始创新水平具有重要意义。

1 国际红麻产业发展现状

麻类是重要的天然长纤维作物之一,其重要性仅次于棉花。红麻(Hibiscus Cannabinus L.)属锦葵科(Malvaceae)木槿属(Hibiscus)1年生韧皮纤维作物,具有耐旱、耐盐碱、速生、耐贫瘠、纤维产量高等特性,纤维吸湿性强、透气性好、抗静电、抑菌、易降解[4]。红麻主要种植在亚洲的中国、印度、孟加拉、马来西亚及非洲的马里、贝宁、赞比亚等国家;近几年,美国、欧盟等国也积极发展红麻产业。2003—2008年,全球主要红麻生产国种植面积为141.7~160.4万hm2,其中以2003—2004年种植规模最大,达160.4万hm2;此后两年国际麻纤维市场低迷,麻原料价格下跌,种植规模下滑,同比下降11.7%,下滑至141.7万hm2;近几年来,红麻种植面积稳中有升,2008—2009年已达156.6万hm2。全球主要红麻生产国的收获面积和产量分别占世界总收获面积及总产量的96.0%和97.2%[5]。联合国为促进世界天然纤维的发展,特将2009年列为“国际天然纤维年”[6]

红麻生物学产量高,原麻产量约7.5 t·hm-2,干物质可达30 t·hm-2,其生物产量为林木的3~5倍,全秆抄制纸浆品质可与阔叶林相媲美[7]。红麻素有“黄金纤维”、“软质纤维”之称[8],其纤维不仅可加工高中档棉麻混纺服饰面料及床垫、麻地毯等家居用品,种子、秸秆等副产品还被广泛应用于麻塑、麻炭、板材、造纸、饲用、油用、医药、环保、能源等领域,麻皮是生产高附加值抗菌、防潮、透气、防螨的高档床垫材料[9]。在环境保护上,红麻全生长期的排氧量为26.6 t·hm-2,CO2吸收量为36.5 t·hm-2,CO2同化能力是森林的4~5倍[10]。红麻已成为发展低碳经济,减少森林砍伐,保护生态环境的优势作物,倍受发达与发展中国家的青睐[11]。各国政府也逐渐重视麻类纤维生产,联合国工业发展组织、南南合作组织、国际黄麻组织、欧盟科技合作框架联盟、中国欧盟麻类生物质可持续发展项目等都把发展红麻天然纤维生产及高值化综合利用列为国家发展的重要项目加以支持。

2 我国红麻育种研究现状

我国是世界最大的红麻生产国,种植面积、单产和育种水平均居世界领先,单产约为世界平均产量的1.5倍[12]。近10多年来,中国农业科学院麻类研究所、福建农林大学、福建农业科学院、广东农业科学院等先后选育了一批高产优质红麻新品种,生产上推广应用的品种主要为福红2号、福红航1号、福红952、福红992、中红麻10号、中红麻16号、闽红298、闽红31等常规品种。红麻以收获韧皮纤维或茎秆为生产目的,杂种优势可达20%~25%。长期以来,利用杂种优势提高红麻产量和品质,已备受红麻育种家的高度重视。Pate et al[13]和Ugale et al[14]曾对红麻雄性不育遗传和育性稳定性等进行初步研究,认为雄性不育系可用于杂种优势,但未见进一步报道。汤永海等[15]提出化学杀雄方法,利用F1杂种优势,但红麻为无限花序,花期长,需多次施药,且施药后影响昆虫传粉并污染环境。陈安国等[16]进一步提出了利用红麻F2代的部分优势以提高纤维产量,但F2群体出现分离重组,生长势、生活力、抗逆性和产量等均出现不同程度的衰退现象,生产应用具有一定局限性。1998年,周瑞阳教授在红麻野生种UG93的后代中发现一株雄性不育突变体,以该突变体为母本,以福建农林大学选育的金光无刺为父本,经饱和回交,2003年成功选育出红麻细胞质雄性不育系K03A[17];此后,又陆续育成了福3A、P3A、763A、917A、722A和L23A等6个野败型细胞质雄性不育系,并通过了省级技术鉴定[18]。2003年,李德芬等[19]也发现了红麻雄性不育材料,随后育成了KCNms-l~5等核质互作雄性不育系。上述研究为我国红麻杂种优势利用开辟了新的途径,先后育成了H316、H318、红优2号、红优4号等系列杂交红麻新品种,并在生产上大面积推广应用,大幅提升了我国红麻纤维产量水平,使得我国红麻新品种、新技术输出及其副产品出口的前景更为广阔。

3 光钝感杂交红麻的研究进展与应用

光周期是影响红麻生物学产量的关键因素之一。光周期对红麻发育的影响国内已见报道,但大部分研究仅停留在种质资源的评价与利用上[20-24],尤其是光钝感红麻种质资源少,对光钝感特性的遗传基础、形成机理及分子生物学等研究亟待提高。2015年5月,中国农业科学院麻类研究所选育的光钝感型红麻雄性不育系261N5-18A申请了国家发明专利[25],但并无光钝感杂交红麻新品种通过省级以上认定的相关报道。本课题组在红麻遗传育种与杂种优势利用上取得了系列成果,创建了具有创新性的麻类高效育种技术体系(图 1),育成并认定系列高产优质红麻新品种43个(其中国家认定10个),先后获国家级或省部级育种及各类成果转化科技成果奖22项,主要标志性品种见表 1

图 1 红麻高效育种与航天育种技术相结合的高效聚合育种技术体系 Figure 1 A flow diagram of a highly effective integrative benaf breeding program combining both conventional and space breeding techniques
表 1 福建农林大学部分标志性红麻新品种与国内对照品种原麻产量和品质的比较 Table 1 Comparative yield and quality among traditional and new Fujian Agriculture and Forestry University Kenaf varieties vs. Chinese Kenaf checks
类型 品种 审定级别 审定年份 审定编号 原麻产量 对照品种1) 比CK增产/% 抗病性 束纤维强力/N 纤维支数
kg·hm-2
常规红麻福红2号省级1995闽审麻19950025 624.5粤74321.3高抗436290
福红3号国家2006国鉴麻20060094 707.0粤74316.1高抗420290
福红952国家2006国鉴麻20060077 030.2粤74315.7高抗398262
福红991国家2006国鉴麻20060066 358.5红引13511.6高抗564286
福红992省级2009闽审麻20090037 778.0粤74325.0高抗256398
福红航1号省级2008皖品鉴08090016 270.0福红95215.0高抗258380
福红12号省级2009皖品鉴08090065 257.5红引13519.2高抗258301
福红航992省级2009皖品鉴08090075 362.5红引13521.6高抗280291
杂交红麻福航优2号省级2012闽认麻20120017 857.7福红95223.1高抗286266
福航优1号省级2011豫品鉴20120016 411.8福红95227.1高抗292260
省级2012皖品鉴11090057 140.0福红95219.8高抗292260
福红优2号省级2012闽认麻20120027 697.5福红95220.6高抗307256
杂红992省级2012豫品鉴20120025 977.2福红95218.5高抗351265
1)粤743、红引135和福红952分别为我国1990、2000和2010年后的主要推广品种。

2003年,陶爱芬等[26]采用常规育种和航天育种技术,克服了红麻喜温短日等生物学特性,于2007、2008年首次育成了福红航1号、福红航992和福红航952等3个光钝感、高产、优质红麻新品种,2009年通过安徽省红麻新品种鉴定。2007年,福建农林大学与广西大学合作,以细胞质雄性不育系L23A为不育供体,以光钝感、高产、优质红麻新品种福红航1号为轮回亲本,经饱和回交,于2010年率先育成了国内外第1个育性稳定、综合性状优良的光钝感红麻细胞质雄性不育系(福红航1A),并通过福建省教育厅技术鉴定,成果达国际领先水平(闽教科鉴定[2010]第3号)。随后,通过材料创新,率先育成了第1个生育特性呈基本营养型细胞质雄性不育系(福红航2A),2013年4月通过福建省教育厅评审,成果达国际领先水平(闽教科鉴字[2013]第20号)。福红航2A具有育性稳定、经济性状优良、配合力强等特性。在海南三亚冬季短日照条件下,福红航2A播种至开花天数为131 d左右,与福州长日照条件下种植的生育期基本相当,生育特性呈基本营养型,生育期不受短日光周期反应影响。所育成基本营养型杂交红麻新组合的种植区域宽,生产应用潜力大,更加适应低纬度国家周年种植的生产需要。本课题组采用新型光钝感细胞质雄性不育系福红航1A配制的光钝感超高产杂交红麻新品种福航优1号和福航优2号于2012年先后通过福建、安徽及河南等省新品种鉴定(闽认麻2012002、皖登1109005、皖登1109001、豫品鉴红麻2012001),成果达国际同类研究领先水平(闽教科评字[2011]57号)。其中,福航优2号在福建省多点种植,平均原麻产量达7 857.5 kg·hm-2,比国家鉴定品种福红952(CK)增产23.07%;福航优1号在河南夏麻种植,平均原麻产量6 411.8 kg·hm-2,比福红952(CK)增产27.08%;2011年福航优1号、福航优2号参加安徽省红麻新品种区试,平均原麻产量分别达7 140和7 050.0 kg·hm-2,比福红952(CK)分别增产19.75%和18.24%[27];2014年,福航优1号在马来西亚示范试种,7月3日播种,10月8日植株高度达3.25 m,茎粗24.89 mm,分别比马来西亚红麻对照品种V36提高23.2%和18.0%,纤维产量增产达30%以上。

光钝感杂交红麻生育期特性明显、适应性广,对扩大红麻种植区域,有效克服生产上的早花减产具有重大意义。上述成果已引进贝宁、马里、孟加拉、泰国、印度等东南亚、非洲低纬度国家与地区示范推广,增产幅度大,倍受种植区麻农青睐。超高产、光钝感杂交红麻的育成,大幅推进了我国光钝感杂交红麻产业化进程,通过大面积不育系繁殖及制种基地建设,可有效促进我国麻农增收,企业增效。在国际合作上,光钝感杂交红麻的推广应用,对有效保护我国知识产权,增强出口创汇能力,提高我国光钝感超高产杂交红麻育种的核心竞争力和原始创新水平具有重要的全球化推广意义。

4 “一带一路”战略下的光钝感杂交红麻国际化合作

降低单位生产成本、增加麻类产品附加值是提升我国传统麻纺织业盈利能力的有效途径。从成本角度来看,降低单位成本,寻求创新性技术,开拓新兴市场,增强核心竞争力,降低产业链中的生产成本,是保持企业盈利能力的主要途径之一;从麻产品附加值角度来看,较为有效的方法是价值链的重新定位,拓展新的高值化产业,有效提高麻纺织业的生产附加值[28]。当前,受化纤产品的冲击,国内多数传统麻类纺织企业缺乏产业链运作能力,生产原料短缺、技术瓶颈亟待突破。因此,依托“一带一路”政策契机,充分发挥现有的技术优势,让国内传统麻纺织业走出国门,是实现麻类产业转移,互惠共利的关键。

红麻为喜温短日照作物,短日照可诱导红麻植株进入生殖生长,早花现象严重影响纤维产量,使纤维的累积速度降低,且加大纤维脱胶沤洗难度[29]。东南亚和非洲等低纬度国家或地区受地域与自然生态条件限制,当地红麻品种对短日照光周期反应敏感,早花减产及周年种植的难题难以突破,严重制约了红麻产业的发展。光钝感杂交红麻新品种的推广应用,可提高纤维产量,解决了我国北方麻区红麻早花减产的瓶颈,对实现低纬度国家或地区红麻周年种植具有重要的科学意义。我国红麻创新性技术成果引起了国际黄麻组织、联合国工业发展组织、欧盟科技发展第七框架项目联盟组织等的高度关注。产业化转化获得教育部“中国国际海峡科技成果”一等奖和东盟博览会及中国国际高新技术成果交易会等优秀新产品奖5项,为我国杂交红麻走出国门奠定了良好的基础。光钝感杂交红麻已在马来西亚、贝宁、马里等地大面积推广应用,打造特色红麻产业链,实现了麻类产业的可持续发展,互利双赢,拓展麻类作物多用途高值化新产品产业化,提升麻类新产品效益,为我国杂交红麻和麻纺产业走出去和“一带一路”的绿色扶贫奠定夯实基础。

5 小结与展望

我国红麻遗传育种以及多用途综合利用均居世界领先地位,红麻产业发展具有悠久历史和巨大的潜力,尤其是光钝感杂交红麻等系列成果为麻类生产种植及纺织产业的国际化转移奠定了良好的技术储备与研究基础。为积极响应“一带一路”和“农业走出去”战略,国内科研院所及相关企业将以科技为先导,继续开展优良麻类新品种筛选、试验示范和技术推广,形成科研、开发、生产的有机结合,提高我国红麻的国际影响力。通过示范与条件建设的桥梁作用,增强国际农业科技协作和推广服务能力,与上述丝绸之路经济带的麻类生产缔约国紧密合作,加强国内外学术交流,着眼于国际化、全球化核心竞争力的提升,促进国际红麻产业链的形成,必将有力地促进红麻产业的健康持续发展。

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