战略转移青岛二十周年改革发展纪实(烟草种质资源与生物育种创新团队)
战略转移青岛二十周年改革发展纪实(团队故事篇 二)
编者按：2024年是烟草所科研主体战略转移青岛二十周年，也是吹响在青州再出发再创业号角、启动潍坊农业绿色低碳技术创新中心建设的开局之年。经过二十年的蓄力积淀，烟草所在学科布局调整、科技创新水平、技术产品储备、人才队伍建设等方面都实现了跨越式发展，具备了科技赋能潍坊农业科技创新与乡村振兴战略实施的人才和条件基础。为回顾过去，展望未来，烟草所组织策划了战略转移青岛二十周年主题宣传活动，愿全所职工不忘来时路、整装再出发，以昂扬的斗志，共创烟草所美好明天！
牢记“国之大者”，开拓烟草种业“中国芯”新程
——记烟草种质资源与生物育种创新团队
种子是农业的“芯片”。习近平总书记指出，农业现代化，种子是基础，必须把民族种业搞上去，实现种业科技自立自强、种源自主可控。烟草种质资源与生物育种创新团队始终牢记使命担当，立足烟农增收和烟区乡村振兴，针对烟草农业可持续发展和烟草行业原料需求，聚焦解决烟草育种的关键核心问题，
以培育符合行业需求的烟草新品种为主攻目标，以烟草种质资源鉴定与创新利用、烟草育种基础理论研究与关键技术创新、烟草品种培育与应用为主要研究任务，建成了从优异种质和基因资源挖掘、遗传育种基础理论研究、育种技术体系创新到新品种选育和示范推广的完善学科布局，为烟草种业的进步和发展做出了突出的贡献。
科技创新驱动，贯穿烟草育种创新全链条
种质资源是育种创新的基础，也是作物的基因库。团队建有国家烟草种质资源中期库、国家农作物种质资源平台烟草种质资源子平台、中国烟草种质资源平台、中国烟草种质资源库等平台，为烟草种质资源的有效保存提供了坚实的保障。现保存烟草种质资源6254份，保存数量居世界首位。通过精准鉴定发掘低焦油、高钾、高香气、高烟碱低糖、抗病等性状优异资源1000余份。绘制了4个烟草T2T全基因组图谱，完成中期库中92.6%种质资源重测序数据；建立了烟草的基因组和转录组数字资源库，涵盖了种质资源、多个遗传群体的基因型和200份种质资源的多组织、多发育阶段、多抗逆胁迫处理的表达谱，累计数据量超过30TB。开展了烟草1K基因组计划和野生烟草属泛基因组计划，为阐明烟草属物种形成、基因组演化、性状形成与演化的规律、规模化基因挖掘奠定基础。近年来，团队累计向全国542家科研单位、高校、企业和个人分发烟草种质资源2万余份次，行业审定烟草品种的70%左右利用了国家烟草种质资源中期库提供的种质资源，为保障我国烟草种源自主可控做出了重要贡献。
图1 部分优异烟草种质资源
基础研究是驱动生物育种发展的创新源泉。团队聚焦烟草重要性状关键基因发掘及分子调控机制解析等方向，发掘了控制烟草叶片发育、主要病害抗性及香气品质的关键基因30余个并解析其分子调控机制，为提升育种效率，实现品种高效改良奠定了坚实基础。在品质性状方面，解析了烟草糖酯、类胡萝卜素、类黄酮等相关香气代谢物质合成的分子调控机制，系统解析了烟草萜烯类化合物生物合成途径，鉴定了烟草中倍半萜合酶和单萜合酶、二萜合酶的催化功能，明确其催化特性及代谢产物，以烟草为生物反应器构建了多种天然产物的人工代谢途径，生产出具有抗肿瘤、抗氧化活性的天然药物甜菜苷和佛司可林等，为烟草生物合成研究开辟新途径、提供新思路。在抗病性状方面，筛选鉴定了青枯病优异抗源琼中五指山、ZX145等优异抗源，开展了青枯病抗性主效QTL候选基因筛选和抗性机制研究，鉴定、克隆了烟草对黑胫病、赤星病、TMV、CMV等病害抗性主效QTL或基因；在抗逆性方面，揭示了NtbHLH123参与调控盐胁迫下NtRbohE基因的表达调控烟草响应盐胁迫的分子机制；在农艺性状方面，阐明了多个调控叶片宽度、叶基部及叶边缘发育相关的烟草基因功能。
图2 控制烟草重要性状形成的基因发掘及分子调控机制
现代生物育种技术是育种创新的“加速器”。团队聚焦烟草育种关键技术瓶颈，创新了以“精准、高效、设计、聚合”为标志的现代烟草生物育种技术体系，推动烟草育种技术持续升级。建立了成熟的烟草分子标记辅助聚合育种技术体系，定向改良了一批主栽品种的抗病性；构建了完整的烟草全基因组分子模块化育种技术体系，绘制了烟草全基因组模块染色体示意图和重要基因/性状定位导航图，建立了烟草全基因组模块材料库和数据库；搭建了烟草基因组学和智慧育种分析平台，构建了对株型、叶型、品质、抗病、烤后等59个育种关键目标性状的育种导航草图；初步建立了烟草全基因组选择育种技术体系，构建了烟草焦油、常规化学成分含量等20个复杂性状的育种值预测模型，为复杂性状协同改良奠定了重要基础。
图3 现代烟草生物育种技术体系
近年来，团队聚焦优质、多抗、高效烤烟新品种培育，先后育成中烟 100、中烟101、中烟300、中川208、中烟207、中烟106和中川105等烤烟新品种，川雪5号和雪雅香1号等雪茄烟新品种。中川208已成为山东、四川等地主栽品种之一，中烟300是行业内第一批利用分子育种技术育成的烟草品种。基于分子标记辅助聚合育种技术选育的抗TMV和PVY病毒病云烟87新品系DX06、抗TMV和PVY病毒病G80新品系HG6，基于全基因组分子模块育种技术培育的优质烤烟新品系M404通过农业评审，6个烤烟改良新品系和2个雪茄烟改良新品系通过国家局科技司组织的田间鉴评，实现了烟草育种上多种病害抗性聚合及优质与多抗兼容的重大突破。
图4 近年育成烟草新品种（系）
以产业为导向，打通成果转化“最后一公里”
围绕行业需求和产业发展，团队积极探索与产区和工业企业协同创新、成果共享的合作共赢机制，推动科技成果的推广与转化，重点推进育种技术及品种推广、烟草代谢相关基因专利及天然香原料转化转让。为加快育成品种的推广，与产区和工业企业合作开展新品种在全国主要烟叶产区的试验示范，2024年在全国14个省（市），52个地级市，83个县级试验点开展自育新品种（系）适应性试验；同时加强与产区、工业和行业科研单位合作开展新品种选育工作，开发的分子标记和育种技术在行业内得到广泛应用。近年来，中烟100作为黄淮烟区主栽品种，为黄淮烟区的稳定发展起到巨大作用；中川208已累计推广超过60万亩，在多家工业企业高端卷烟品牌中应用；雪茄烟品种（系）年度推广面积占全国雪茄烟种植总面积的10%左右，川雪5号进入长城雪茄烟厂高端原料基地。
在烟草天然成分合成基因的挖掘及烟草天然香原料利用方面，与江苏鑫源烟草薄片有限公司共同成立天然基因香料生物制造联合工程技术中心，与湖南中烟、江苏中烟，广东中烟，黑龙江工业联合开发烟草源基因香料的工业应用技术，部分技术产品已在龙江（呈祥、老巴夺）、江苏（细支九五超低焦）卷烟产品中完成效果验证和中试产品开发。
筑牢人才之基，助力团队学科发展
人才是第一资源，是科技创新的智慧源泉，这一理念在团队的建设中得到了充分体现。团队长期致力于烟草优异基因资源发掘及育种利用工作，建立了烟草种质资源鉴定与创新利用、烟草智慧育种模型与算法、烟草主要病害、农艺和高效性状机理解析及设计育种、烟草香气品质形成的遗传调控机制解析及设计育种、烟草新品种示范推广等学科研究方向。近年来，根据学科发展需求，团队积极开展科研骨干的引进和培养工作。目前团队拥有在职职工28人，其中，首席科学家1人，骨干专家13人，研究助理14人；研究员6人，副研究员13人，博士生导师4人，硕士生导师16人，具有博士学位者22人。在站博士后5人，科研助理2人，科研辅助10人，在读博士、硕士研究生31人。近年来，柔性引进国家杰青1人，引进国外优秀青年人才2人，1人入选中国农业科学院“青年英才计划”，1人入选山东省泰山学者青年专家和山东省海外优青，1人入选“青年英才计划”培育工程所级人才；拥有青年学术带头人5人，烟草行业烟草生物技术高层次人才4人。这些优秀人才汇聚在一起，形成了一支极具战斗力和创新力的科研团队，为科技创新工作注入了源源不断的活力。
“十四五”以来，团队先后承担国家重点研发计划子课题、国家自然科学基金、山东省自然科学基金、中国烟草总公司重大专项等科研任务20余项，获得省部级奖励6项，育成烟草新品种4个，发表论文50余篇。烟草种质资源与生物育种创新团队将继续坚持烟草遗传育种研究国家队定位，按照“四个面向”的重要指示精神，在科技支撑烟草种业高质量发展和实施乡村振兴战略中再立新功。