育成新品种中烟300 以改良K326以病毒病抗性为育种目标

项目组集体攻关的身影留在一排排烟株中间。 /青州所 供图

烟草是烟草产业发展的基础，品种是烟草生产的基础。因此，育良品种已成为稳定烟叶生产、提高烟叶质量的重要途径。

2010年，行业启动烟草基因组计划重大专项，结合现代烟草农业发展需求和卷烟工业企业原材料保障需求，带动烟草育种理论、路径、技术全面升级。中国烟草总公司青州烟草研究所作为烟草基因组计划的重大专项，以抗病毒品种选育为分子育种研究的主要方向，不断培育优良的烟草品种。2013年，青州研究所开始承担重大专项行业烟草基因组计划 “开发烟草抗CMV和红星病连锁分子标志‘NC82’‘K326’品种抗性改进”以及重点科技项目“烤烟抗主要病毒病（TMV、CMV、PVY）基础材料的创造和育种利用”。

多年来，创新不断，克服困难。项目组开设了moea香烟抗性分子标记，创新了育种技术，开展了分子标记辅助聚合育种，创新了优质抗病毒育种新材料，改进了主要种植品种“K326”病毒病的抗性，培育出抗三种病毒病的新型烤烟品种“中烟300”，“烟草抗病毒分子标记的开发‘K326’抗TMV、CMV、聚合育种PVY”该项目获2019年中国烟草总公司科技进步奖二等奖。

利用分子标记技术

病毒病是烟草中危害最大的疾病，也被称为植物“癌症”。

“据不完全统计，2014年～2018年，病毒病造成的烟叶产值损失高达15.1亿元。此外，还消耗了大量的人力物力来预防和控制病毒病害的发生。”青州研究所所长王元英粗算了一笔账。目前，在烟草种植过程中，每亩预防和治疗病毒性疾病的人工成本和药物成本约为70元。按全国1300万亩种植面积计算，每年病毒性疾病防治成本约为9.1亿元。

虽然该行业开展了大量的种质资源鉴定工作，初步筛选了一批抗病毒资源，但对于烟草主要病毒疾病，仍缺乏系统的准确鉴定，大多数种质遗传基础不明确，功能基因发掘不足，限制了烟草抗病育种过程。

青州研究所以现代烟草农业的发展需求为重点，多年来一直致力于培育抗多种病毒性疾病的优良品种，为确保烟草生产提供更经济、更有效的途径。

“K326”作为我国主要的烤烟品种之一，因其优良的烟叶品质而得到工业企业的认可，但在生产过程中，烤烟品种“K326”但缺陷突出，易感染TMV、CMV、PVY三种病毒性疾病。

定向精确改进的方法“K326”青州研究所项目组探索了病毒病的抗性，保证了其他性质，特别是质量性质不变。

随着分子生物学技术的不断发展，先后应用了分子标记辅助育种技术、全基因组选择技术、基因定点编辑技术等。

“与传统育种相比，分子标记辅助育种可以利用与目标特征密切相关的DNA分子标记来准确选择和改进目标特征。”青州研究所研究员杨爱国表示，该技术在一定程度上解决了受环境影响较大、选择盲目的传统育种问题，可以实现快速、定向、高效的品种遗传改进。

定向改良“K326”抗性

以攻克“K326”以生产过程中的主要病毒病为目标，培育优质多抗烤烟新品种，从顶层设计到整体规划，从基础材料到理论支持，从技术体系到品种培育，项目组充满信心，逐一开展一系列创新研究。

事实上，实践中的复杂性超出了项目组成员的想法。如何实现复杂数量特征的有效分子标记辅助改进，如何在保证质量特征不变的前提下实现三种病毒抗性聚合改进，已成为大家面临的两个技术问题。

在这个项目中，三种主要病毒病的抗性遗传机制是不同的。其中，CMV抗性、TMV抗性和PVY抗性属于多基因、显性单基因和隐性单基因的遗传调节，基本涵盖了作物性遗传的主要途径。

既定问题，方向逐渐明确。经过几次思考和讨论，项目组逐渐明确“解题思路”，“对于三种不同的遗传方法，我们采取不同的策略来开发分子标记。”

克服困难，齐心协力。项目组不仅有25个科研团队，包括5名研究员和9名副研究员，还有25个科研团队。“智慧输出”，更有不畏艰辛、求真务实的科研作风。他们在实验室里奔向科研目标“挑灯夜战”，在田间地头“流连忘返”。

在烟叶生产季节，项目组成员前往主要烟区，在烟田和排烟植物中来回穿梭，观察、取样、实验测量、分析和讨论，深色肤色为他们打磨了科研创新的背景色。王元英告诉记者，“据不完全统计，在项目实施过程中，共有20多万株烟草植物进行病毒病抗性评价。”

日拱一卒无尽。在集体研究的努力下，项目组建立了烟草密度最高的遗传地图，利用开发的分子标记选择了目标特征，获得了N基因免疫TMV材料、EIF4E免疫PVY材料和两个主要抗性位点的CMV高抗性材料，建立了不同抗性位点的分子标记辅助聚合育种系统，培育了新的烤烟品种。

育成新品种“中烟300”

“以改良‘K326’以病毒病抗性为育种目标，‘K326’为了轮回亲本，三种病毒病的抗源是供体亲本。经过杂交、复交、连续多代回交，采用与病毒病抗性密切相关的分子标记进行辅助选择，结合常规育种的定向改进，培育出新的烤烟品种。”2018年12月，新品种命名为全国烟草品种审批委员会“中烟300”。

每一粒小种子都承载着创新的使命，传播着增加收入的希望。杨爱国告诉记者，“2019年，我们在全国12个烤烟主栽区29个试验点进行了示范种植，到目前为止，总种植面积约为21600亩。”

从云南玉溪到湖南湘西，从福建南平到重庆万州，从贵州余庆到四川西昌，随着试验种植面积的扩大，良种已经蔓延到越来越广阔的烟区。盛夏时节，试验田，改良“K326”田野生长强烈，表现整齐，绿野田野处处洋溢着旺盛的生命力。

“与‘K326’相比，‘中烟300’植物学性质、农艺性质和经济性质没有明显差异，病毒抗性明显提高，预期目标实现。”许多烟草技术人员都这样评价。

良种是保证烟叶质量的基础。许多工业企业也给出了反馈：“‘中烟300’烘烤后烟叶的整体质量风格、感官评价和吸烟质量与对比‘K326’工业可用性好，使用价值高，无明显差异。”

不仅在无边无际的沃野播下创新良种，还在广阔的土地上书写科研成果。

通过不懈努力，项目开发的分子标记成果已逐步应用于行业主要烟草科研单位的分子标记辅助育种，为加快烟草抗病毒育种进程提供了重要支持。同时，其分子育种技术体系实现了从资源鉴定、基因挖掘、标记开发、材料创造、抗性聚合到品种审批的全面整合，为烟草等作物的定向改进提供了服务“教科书式”的范本。