“‘鲁棉319’是山东省审定的第一个适宜轻简化种植的棉花新品种，非常适合轻简化、机械化种植，市场应用前景广阔。”山东棉花研究中心研究员张军介绍。
事实上，这仅是张军及其团队诸多成果中的一个。他们历经20余年努力，从全基因组水平探究了棉花优异纤维品质性状形成的分子机制，建立了传统育种与现代分子育种相结合的棉花优质分子育种体系，育成的优质高产多抗棉花品种已经“飞雪冰冬暖万家”。
棉花是世界上重要的天然可再生纺织原料，种植历史悠久。如今，随着人们生活水平的日渐提高，对纺织品的需求不仅仅是保暖御寒，对决定舒适度的纤维品质的追求也不断提升。
新中国成立以前，我国棉花品种纤维品质较差。1937年全国棉花纤维长度平均为21.6毫米，纤维强力也较低。随着棉花品种改良，棉花单产不断增加，纤维品质也不断提高。但是我国原棉品质还存在很多问题，远远不能满足纺织工业对中高品质原棉的需求。
如何打破优质棉长期依赖进口的局面，让老百姓既能穿得暖又能穿得舒适？张军和他的研究团队开始了求索。
棉花是一个大家族，其中有两个在世界上广泛种植的异源四倍体栽培种，即陆地棉和海岛棉。陆地棉因产量高、适应范围广而被广泛种植，但其纤维品质一般。海岛棉纤维品质优异，但产量较低，仅占全球棉花种植面积的5%。我国也以种植陆地棉为主，新疆有少量海岛棉，又称长绒棉。
将海岛棉基因组中蕴含的优异纤维基因引入产量高、适应范围广的陆地棉中，一直是棉花育种工作者努力追求的梦想。
团队成员、山东棉花研究中心研究员王芙蓉解释道：“陆海杂交属于远缘杂交，纤维品质很难稳定遗传，而且这些优异组分在导入陆地棉的同时，给产量等重要农艺性状带来了不利影响，即连锁累赘。利用常规育种手段很难实现棉花品质和产量的协同改良。”
利用与优质性状紧密连锁的分子标记辅助选择，让看不见摸不着的DNA可视化，可以大大提高育种效率。可是，面对无数的遗传密码，犹如大海捞针，如何找到与优质性状连锁的分子标记呢？
王芙蓉、陈煜和张景霞等团队人员首先构建各类遗传群体，通过在棉花全基因组范围内大量筛选标记，定位了纤维品质的数量性状位点。借助棉花基因组研究的最新成果，利用重测序技术开发单核苷酸多态性和插入缺失标记，精细定位纤维品质主效数量性状位点，找到控制纤维品质性状的关键基因，开发了与优质性状紧密连锁的分子标记。
利用这些分子标记辅助选择，通过与轮回亲本连续回交，将携带的目标主效数量性状位点定位到一个很小的染色体片段上，最大限度地打破连锁累赘，形成了遗传背景相同的纤维长度、强力和衣分的单数量性状位点片段置换系。育种评价发现，这些主效数量性状位点在不影响产量的前提下，显著提高了纤维长度和强力。
研究成果于2018年申报了3项国家发明专利，其中两项已获授权。
“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”团队没有把研究成果藏在实验室里，而是积极将其付诸育种实践，培育优质高产品种。利用专利技术，将外源优异位点全面引入到陆地棉育种体系中，育成了“鲁棉338”“鲁棉312”“鲁棉392”和“鲁棉377”等系列高产、优质的抗虫棉。
“培育并推广适宜生产轻简化、机械化的棉花新品种，大幅度降低管理人工成本成为提高棉花种植效益的最重要环节。”张军表示。2019年，“鲁棉338”进行了机采棉试采，采净率在95%以上，适合作为机采棉品种推广应用。
“鲁棉312”“鲁棉392”皮棉单产均超过对照，纤维长度31.5毫米以上、纤维断裂比强度33cN/tex以上、马克隆值A级，均达到了优质中长绒棉标准。
张军团队突破棉花优质与高产难以实现同步改良的育种技术瓶颈，创造了系列优异纤维种质，育成了系列高产、优质、多抗的抗虫棉，极大地提高了棉花优质育种效率，为实现棉花纤维品质与产量、抗性等多种农艺性状的同步改良提供了有力的理论和技术支撑。
尽管如此，他们并未满足。“我们会继续将稳步提高产量、协同改善品质和抗性作为主攻目标，重点培育适宜于棉花轻简高效生产需求的新品种，为‘三农’服务，为乡村振兴出力。”张军说。 （王 方）
