6月初,濟(jì)南市長(zhǎng)清區(qū)沙河辛村的麥田里,一片金黃,豐收在望。
付道林往試驗(yàn)田里跑得更勤了。他戴著遮陽(yáng)帽,在田間轉(zhuǎn)來(lái)轉(zhuǎn)去,手里的紅繩不時(shí)系在麥稈上。作為泉脈農(nóng)業(yè)科技有限公司的首席科學(xué)家,他和同事們要在收割前,再仔細(xì)找找有沒(méi)有鐘情的小麥突變體——那些與眾不同的小麥植株。
其實(shí)在此前,他們已經(jīng)仔細(xì)找了很多遍。這片位于沙河辛村南側(cè)的試驗(yàn)田里,“泉脈1號(hào)”“泉脈2號(hào)”“泉脈3號(hào)”……一塊塊紅色的木板上,標(biāo)注著小麥品系的名稱、抽穗期、畝穗數(shù);粉色、藍(lán)色、白色……麥稈上不同顏色的小牌子,則記錄著這一株是什么樣的突變體,包括“核不育”“抗凍害”“抗病”“密穗”等。
相比不遠(yuǎn)處村民的麥田,這里明顯管理得更精細(xì)。每一株經(jīng)過(guò)特殊標(biāo)記的小麥,都是研究人員的寶貝。
搭建小麥“婚房”
種子是農(nóng)業(yè)的“芯片”。黨的二十大報(bào)告提出,深入實(shí)施種業(yè)振興行動(dòng),確保中國(guó)人的飯碗牢牢端在自己手中。小麥?zhǔn)鞘澜缟戏N植面積最大、適應(yīng)性最強(qiáng)的糧食作物,我國(guó)的小麥育種技術(shù)雖然世界領(lǐng)先,但小麥卻難以像水稻一樣,在雜種優(yōu)勢(shì)利用上取得突破。
2021年2月,由付道林領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)正式落地濟(jì)南,主要聚焦雜交小麥、自主花卉、小麥生物強(qiáng)化和智慧農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域,展開(kāi)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。為加快雜交小麥的研發(fā),曾經(jīng)成功克隆出“國(guó)寶級(jí)”小麥雄性不育基因的付道林,在濟(jì)南構(gòu)建了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型雜交小麥育種技術(shù)體系?!白屆恳粋€(gè)中國(guó)人都吃得上、吃得起雜交小麥”。辦公室里的這幅字,道出了他的初心和夢(mèng)想。
培育雜交小麥為何這樣難?小麥雌雄同花,屬于自花授粉作物,要想實(shí)現(xiàn)雜交,必須保證自身雄性不育,引入外源花粉?!耙簿褪钦f(shuō),小麥本可以‘自由戀愛(ài)’,自己生娃,但為了讓孩子的基因更優(yōu)秀,我們必須‘包辦婚姻’,給小麥介紹對(duì)象?!备兜懒种钢溙锢镆粋€(gè)個(gè)白色的硫酸紙袋說(shuō),那就是小麥的“婚房”,“婚房”上寫的“SN30”,意思是父本是小麥品種“山農(nóng)30”。在小麥開(kāi)花階段,他們?cè)谠囼?yàn)田里找到麥穗蓬松、質(zhì)感半透明、沒(méi)有花粉的雄性不育植株,套上袋子,進(jìn)行人工授粉,得到具有雜種優(yōu)勢(shì)的小麥。
雜交小麥的核心,在于獲取足夠好的雄性不育基因并用來(lái)發(fā)展小麥雄性不育系。但與水稻、玉米等2倍體不同,小麥?zhǔn)?倍體,其基因組更加復(fù)雜。為此,泉脈農(nóng)業(yè)通過(guò)化學(xué)誘變劑改變了小麥植株的性狀,并從中篩選出他們想要的雄性不育基因。
“篩選的方法就是看它們孩子的模樣。”付道林介紹,他們?cè)谛←滈_(kāi)花的時(shí)候,引入了偃麥草的花粉,這個(gè)小麥“遠(yuǎn)房表哥”的種子是藍(lán)色的,便于區(qū)分。“經(jīng)過(guò)雜交和培育,如果小麥后代的種子是藍(lán)色的,說(shuō)明雄性可育;如果不是藍(lán)色的,說(shuō)明雄性不育?!边@些雄性不育植株,就為下一步的研究奠定了基礎(chǔ)。
培育“面包小麥”
優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、耐鹽堿、抗倒伏、抗條銹病……這些都是泉脈農(nóng)業(yè)想要得到的雜交小麥品種,他們的試驗(yàn)田遍布各地??蒲袌F(tuán)隊(duì)在濟(jì)南長(zhǎng)清的試驗(yàn)田里,主要研究?jī)?yōu)質(zhì)高產(chǎn)突變體,在東營(yíng)研究耐鹽堿突變體,在四川研究抗條銹病突變體。
在沙河辛村的試驗(yàn)田里,他們還進(jìn)行了雜交小麥播量試驗(yàn),比較了“泉脈1號(hào)”播種5斤/畝、10斤/畝、15斤/畝、20斤/畝、25斤/畝、30斤/畝的產(chǎn)量。
“現(xiàn)在普通小麥每畝需要播種20-30斤,我們的雜交小麥計(jì)劃每畝播種3斤,但產(chǎn)量提高10%以上。”泉脈農(nóng)業(yè)研發(fā)總監(jiān)彭俊華說(shuō),我國(guó)冬小麥種植面積超3.3億畝,雜交小麥全面推廣后,每年僅節(jié)省的麥種就是天文數(shù)字。
“你看我們的麥穗長(zhǎng)得多大!”“你看籽粒多飽滿!”看著自己培育的小麥,彭俊華的喜悅之情溢于言表。
當(dāng)然,泉脈農(nóng)業(yè)的雜交小麥要想真正成為品種來(lái)推廣,還有很長(zhǎng)的路要走?!拔覀?nèi)ツ暌呀?jīng)有4個(gè)品系參加了濟(jì)南市的品種比較試驗(yàn),從目前的反饋效果來(lái)看,‘泉脈3號(hào)’表現(xiàn)不錯(cuò)。”泉脈農(nóng)業(yè)小麥育種主管關(guān)西貞說(shuō),“泉脈3號(hào)”是一款超強(qiáng)筋小麥,也就是大家常說(shuō)的“面包小麥”,它的植株更美觀,抗病性更好,成穗數(shù)多,產(chǎn)量要比目前的強(qiáng)筋小麥高出10%以上,而且面粉更有韌勁。他們也用“泉脈3號(hào)”磨的面粉做過(guò)面包,“更軟、更有嚼勁,面包形狀保持得也更持久。”
“一般情況下,麥種要想獲得品種審定證書,進(jìn)入生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)環(huán)節(jié),要經(jīng)過(guò)4年時(shí)間?!标P(guān)西貞介紹,他們的品系通過(guò)濟(jì)南市的品種比較試驗(yàn)后,還要進(jìn)行2年的區(qū)域試驗(yàn)和1年的生產(chǎn)試驗(yàn),最后品種審定委員會(huì)根據(jù)小麥的綜合性狀、產(chǎn)量、品質(zhì)等進(jìn)行審核,并頒發(fā)證書。
創(chuàng)建“諾亞方舟”
種質(zhì)資源是育種的基礎(chǔ),種質(zhì)資源庫(kù)則被形象地稱為“諾亞方舟”。在泉脈農(nóng)業(yè)的種質(zhì)庫(kù),一袋袋的種子整齊排列,有的標(biāo)注著“泉脈谷2號(hào)”“泉脈谷3號(hào)”等字樣,有的則標(biāo)注著各種字母和數(shù)字的組合,每一個(gè)編號(hào)對(duì)應(yīng)著一個(gè)突變?nèi)后w或一個(gè)品系。
“小麥育種面臨遺傳基礎(chǔ)狹窄、同質(zhì)化嚴(yán)重等問(wèn)題,要想培育突破性小麥品種,離不開(kāi)種質(zhì)資源的創(chuàng)制、挖掘和利用?!备兜懒纸榻B,他們針對(duì)我國(guó)黃淮麥區(qū)主推的4個(gè)小麥品種,通過(guò)化學(xué)誘變已經(jīng)得到了上百萬(wàn)株系的突變?nèi)后w,是世界規(guī)模最大的人工誘變小麥種質(zhì)資源群體。
就在幾天前,付道林從東營(yíng)的試驗(yàn)田里背回來(lái)上千穗小麥。他用5天時(shí)間,走遍了30畝試驗(yàn)田,一行一行看,一穗一穗找?!拔覀?cè)跂|營(yíng)主要看小麥的耐鹽堿性。正常情況下,鹽堿地里的小麥為了維持生命,一般不會(huì)分蘗,而且麥穗小?!弊尭兜懒峙d奮的是,他這次找到了上千份分蘗成穗增加的小麥突變體。經(jīng)過(guò)烘干、脫粒后,這些小麥也將被送入種質(zhì)庫(kù)。
雄性不育、耐除草劑、抗病、抗凍、抗穗發(fā)芽……越建越大的小麥種質(zhì)“諾亞方舟”,將為定向開(kāi)發(fā)優(yōu)良雜交小麥品系奠定寶貴的種源基礎(chǔ)。(王健 郭茂英 李洪翠)
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