所属科学技术领域：作物育种技术大麦是全球第四大禾谷类作物，是我国啤酒工业的重要原料，青稞（裸大麦）是青藏高原主粮。培育高产、优质大麦青稞品种是振兴我国大麦生产、稳定啤酒工业发展，促进藏区经济发展及边疆稳定的重大需求。植物小孢子为单倍体生殖细胞，其携带的丰富遗传变异经染色体加倍后即为纯合体，显著缩短育种周期，同时离体小孢子的敏感性和可塑性，有利于定向施加选择压创制优异种质。但长期以来小孢子细胞育种上存在再生率低且基因型依赖性强和再生苗存活难、可育率不高等瓶颈问题，制约了该技术在禾谷类作物育种中的应用。项目组在国家大麦青稞产业技术体系和上海市科委、农委重点项目支持下，经过多年攻关，创建了小孢子水平高效细胞工程育种技术体系。相比以前的研究，本成果在大幅度拓宽基因型成功率和规模化育种应用上取得了显著成效。成果要点如下：1. 打破了小孢子培养的基因型依赖性，显著提高了再生频率：建立了供体植株人工周年培养和连续取材体系，解决了供体受季节限制难题；优化了离体供体材料预处理措施，改良了诱导培养基氮源配方，使小孢子的胚性愈伤组织产量成倍增加，来自全国不同产地500多份育种材料均获得小孢子再生成苗，实现了单个培养皿平均绿苗达100株以上的高效目标。2. 攻克了小孢子培养试管再生苗田间存活和可育率低难题，大幅度提高了育种可用的加倍单倍体群体数量：提出了精确检出不育单倍体的方法，使用秋水仙碱浸根加倍率达到90%；发明了试管苗移栽成活配套技术，“上海-昆明”异地移栽成活率和可育率由原来50%左右提高到90%以上。3. 构建了小孢子胁迫培养定向筛选结合植株水平性状鉴定创制特异种质材料的技术：发现了小孢子与供体植株水平对低氮、高盐、赤霉病菌毒素胁的耐受性存在一致性；建立了小孢子培养结合上述胁迫处理与目标性状定向筛选技术，已获得14份耐低氮、5份赤霉病抗性、4份耐盐性和1份黄花叶病抗性明显提高的优异种质，证明这一技术在创制特异种质上的有效性。4. 建成了小孢子水平高效细胞工程育种技术体系，率先在大麦青稞育种上规模化应用。项目组已育成5个大麦新品种和1个青稞新品种；迄今累计为全国大麦青稞育种团队提供了22882份纯合株系，从中获得优良品系139份，选育新品系12份，进入登记候选新品种5份。项目获授权发明专利6件，实用新型专利1件，发表论文23篇，其中SCI论文10篇，取得农业新品种权4件，新品种证书2件。通过对育成品种的（近三年）使用，累计推广171.17万亩。社会经济效益：新增产值27599.58万元、新增利润4327.14万元、新增税收666万元、出口创汇820万美元。直接经济效益：新增产值787.90万元、利润303.56万元。本成果为我国大麦、青稞种业提供了先进育种技术支撑，并为小麦、水稻的小孢子细胞育种技术研发提供了有价值的借鉴。本成果总体水平居国际先进，部分达到国际领先。