Frontiers | 小麦管理国际合作和影响的模式-CAIGE
文摘
2024-09-08 20:00
陕西
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该文章介绍了CIMMYT Australia ICARDA Germplasm Evaluation (CAIGE) 项目，该项目旨在协调从 CIMMYT 和 ICARDA 引入的小麦种质资源的评估、引进、隔离、传播和管理。文章评估了该项目的遗传和经济影响，结果表明，CAIGE 项目显著提高了小麦种质资源的遗传多样性和抗病性，并显著改善了信息获取和传播。此外，成本效益分析表明，该项目为澳大利亚小麦产业带来了巨大的经济效益，投资回报率高达 163%。
1. 引言
国际农业研究磋商小组（CGIAR）的小麦育种项目对全球小麦产量的提高做出了重大贡献。CGIAR中心开发的材料，特别是国际玉米和小麦改良中心(CIMMYT)和国际干旱地区农业研究中心(ICARDA)开发的材料，面向发展中国家，自绿色革命开始以来，采用率稳步攀升。然而，澳大利亚小麦育种项目在获取和评估这些材料方面存在一些局限性。为了更好地利用 CGIAR 的小麦种质资源，澳大利亚建立了CIMMYT Australia ICARDA Germplasm Evaluation （CAIGE）项目。2. 材料和方法
2.1 CAIGE 概念和结构
CAIGE概念由谷物研究与发展公司(GRDC)和澳大利亚作物育种界共同资助，于2007年启动，多年来不断进行修改和完善。澳大利亚的小麦科学家和小麦育种家通过CAIGE项目获取了来自CIMMYT和ICARDA的面包小麦、硬粒小麦和大麦种质资源及相关信息，但本文只对面包小麦进行了描述。然而，同样的原理适用于硬粒小麦和大麦。CAIGE项目分为四个阶段：种质资源选择、进口和检疫，隔离后繁殖和锈病测试，全国产量和病害评估，数据管理、传播、访问和网络协调。2.2 CAIGE的遗传影响
为了证明CAIGE模型的价值，分析了2017 - 2020年澳大利亚面包小麦的基因型，并将CGIAR种质与当地育种种质的性能进行了比较。进行了数据整理以确认实验设计的完整性，并进行了初步的单试验分析，以确定异常值并计算试验水平的可靠性。基于良率分析的个体试验信度范围为0.35至0.90。采用多环境试验 (MET) 设计、因子分析线性混合模型 (FA-LMM)、因子分析选择工具 (FAST)等数据分析方法分析 CAIGE 品系的抗病性、稳定性、遗传多样性等信息。CAIGE 项目显著提高了澳大利亚小麦育种的遗传多样性，并帮助育种者选育出高产、抗病的新品种，为澳大利亚小麦产业的发展做出了重要贡献。![]()
2.3 CAIGE的经济影响
这一部分主要探讨了 CAIGE 项目对澳大利亚小麦产业的潜在经济效益。它采用了与 Brennan and Fox, Brennan and Quade, 和 Lantican et al. 类似的方法，通过分析 CAIGE 材料在澳大利亚小麦品种中的比例来估计其经济影响。3.2.1 数据来源
分析主要集中在 2005 年以来进口的 CAIGE 材料上，这些材料被纳入了 2010-2011 年至 2018-2019 年间在澳大利亚发布的品种中。澳大利亚谷物研究与发展公司 (GRDC) 管理着一个数据集，其中包含澳大利亚谷物处理商（谷物积累者）接收的品种，这些处理商负责澳大利亚每年约 82% 的小麦产量。数据集包括每个品种每年的吨数、等级和产地。分析了该数据集中品种的系谱，以确定 CAIGE 程序材料的百分比：非 CAIGE = 系谱中来自 CAIGE 程序的材料比例小于 1% 的品种、CAIGE = 系谱中来自 CAIGE 程序的材料比例大于 1% 的品种。3.2.2 效益估计
分析澳小麦品种系谱得CAIGE材料占比，乘以产量与1.4%年增优势估算收益，假设25年基因有效期，预测产量收益第10年达峰至2034-2035归零。采用ABARES年度价格（2020年CPI调整）及1973-2016年小麦价格下降2.1%数据，计算需求弹性与CAIGE效益价值。扣除非品种3%使用费，以5%贴现率对2020年后效益贴现。3.2.3 CAIGE 的历史投资
GRDC 和澳大利亚政府通过澳大利亚国际农业研究中心 (ACIAR) 对 CGIAR 中心的各个小麦育种项目和相关活动进行了投资。2005 年至 2020 年间，CGIAR 中心获得了 1360 万美元的小麦育种相关研究资金。其中，5.57 亿美元或 45.5% 是由 GRDC 投资于 CIMMYT、ICARDA 和大学研究及交付项目的。3. 结果
3.1 遗传影响
分析 2017-2020 年间在澳大利亚评估的小麦种质资源数据发现，CAIGE 材料表现出高产量和抗病性，与澳大利亚对照品种具有竞争力。这表明 CAIGE 程序能够有效地识别具有优异性状的种质资源。CAIGE 材料中包含了一些澳大利亚当地材料所不具备的性状，例如对某些病害的抗性。这为澳大利亚小麦育种者提供了新的遗传多样性，有助于克服育种瓶颈，并培育出更具竞争力的新品种。![]()
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3.2 经济影响
CAIGE 材料在澳大利亚小麦育种中的应用越来越广泛。根据分析结果，CAIGE 相关品种在 2018-2019 年间占澳大利亚小麦总产量的 71%，而非 CAIGE 相关品种仅占 29%。这表明 CAIGE 材料对澳大利亚小麦产量的提高做出了重要贡献。对 CAIGE 程序的经济效益进行分析发现，该程序的投资回报率高达 163%，表明该程序的经济效益非常显著。这表明澳大利亚政府和相关机构对 CAIGE 程序的投资是非常值得的。
