【編者按】
從堵純信“用腳丈量希望”選育出鄭單958,奠定河南省農科院在玉米育種界的地位,到魯曉民接過接力棒,將抗逆基因注入鄭單819的“強健體魄”,四代育種人將中國種業的傳承與革新刻進每一粒金黃。前者以一把尺子一桿秤托起“黃金神話”,后者用分子標記、單倍體技術鍛造“抗災盾牌”,變的是從經驗直覺到智能育種的跨越,不變的是“把論文寫在大地上”的赤誠。
“一把尺子一桿秤,用腳踢,用眼瞪”
在河南省農科院糧食作物研究所的海南南繁試驗基地,魯曉民身后的鐵架子上掛滿了成串晾曬的玉米穗,地上堆著滿是分裝的籽粒。他望著不遠處分裝玉米的團隊成員,深情講述著老一輩育種人的傳奇故事。上世紀九十年代前,“玉米育種沒有實驗室,全是大田,一把尺子一桿稱,用腳踢,用眼瞪,”魯曉民回憶,當時的科研人員用最樸素的火眼金睛和豐富的育種經驗篩選良種。正是靠著這樣的傳統育種方法,鑄就了堵純信老先生在1996年選育出鄭單958的輝煌——這個品種連續19年穩居全國種植面積榜首,不僅讓河南省農科院在玉米育種界聲名遠揚,更在廣袤的黃土地上播撒出“黃金神話”。
“從堵純信老先生開始,到我這一代已經經歷了4任,”魯曉民自豪地介紹,“不管是育種基地的建設,還是育種人才的培養,經過幾代人的努力,取得了巨大的進步。”目前,團隊已將育種版圖擴展到鄭州、三亞兩地180畝的繁育基地。當年“四五桿槍”的小隊伍,也已壯大成26人的專業團隊,成功培育出15個國家審定品種、40余個省級品種,包括鄭58、鄭8713、鄭D7325等優良自交系,獲國家科技進步獎3項、省級科技進步獎9項等榮譽。
如今,實驗室的基因圖譜代替了過去的桿秤,生物技術讓育種人能夠精準定位優良基因。“如果沒有南繁加代的話,我們以前選出一個純自交系,至少得需要8年,”魯曉民感慨,“有了南繁,需要四年,如果有單倍體技術的話,可能只需要2年,再加上生物技術的加持,選育更精準高效。”技術的革新讓育種工作更加高效,但無論技術如何發展,那些裝在麻袋里的玉米籽粒依然要經過田間風雨的考驗——就像育種人代代相傳的堅守,既仰望星空,又腳踏實地。
南繁熱土催生“綠色”碩果
在基地的一隅,有兩株玉米格外引人注目:一株呈淺紫色,一株則為鮮綠色。負責單倍體育種工作的副研究員郭書磊,輕輕捻著花粉,娓娓道來:“這兩株都是我們精心選育的品種。紫色那株,抗倒伏能力尤為出眾;綠色那株,誘導率更是高出一籌。”憑借單倍體技術的助力,團隊成功孕育出了鄭單819、鄭單111等一系列品質卓越的玉米品種。
近年來,黃淮海地區玉米銹病頻發,尤其是2021與2023年的大爆發給玉米生產帶來了巨大的沖擊。當其他玉米品種葉片枯黃卷曲時,鄭單819卻以挺拔的姿態傲立田間。這個中抗六種病害(中抗鐮孢莖腐病、小斑病、鐮孢穗腐病、彎孢霉葉斑病、瘤黑粉病、南方銹病)的“綠色玉米”,正是團隊多目標性狀協同改良的結晶。2024年的測產數據也很令人振奮,鄭單819畝產突破920.77公斤,其抗旱耐高溫的特質,使得穗頭飽滿無禿尖,淀粉含量超過75%,兼具糧食與飼料的雙重價值。
與郭書磊搭檔的宋迎輝博士,則肩負著團隊明年90多個組合的試驗重任。他的培育方向明確而堅定:在保證產量的基礎上,增強抗倒性、改良抗病性、改善品種,以滿足市場的多元化需求,減少農藥的使用量,助力農民實現增產增收。
“伸手摸到稍,低手摸到腰”
“伸手摸到稍,低手摸到腰”精煉的語句也道出了我國玉米育種的新方向。團隊正將目標鎖定在株高2-2.5米的矮桿品種上。魯曉民坦言:“要助力提單產,靠啥?靠合理的將密度增加到5000-5500株/畝!密度上去了,肥水跟上了,同時株高、穗位也上去了,風險也就增加了。強壯的根系、合理的降低株高,培育矮桿耐密植、抗逆性強的品種是保障單產能力提升的關鍵。”圍繞矮桿、抗逆、耐密、宜機收的育種目標,團隊經過不懈努力,選育出了鄭單111、共慶608、鼎玉102等優異組合參加了國家試驗。這些品種株高2.5米左右,穗位在80-90公分,5000-5500的種植密度,結實性好,為玉米品種更新換代注入新的活力。
河南,這片被高溫、洪澇、病害等自然逆境環繞的“育種練兵場”,見證了無數種子的成長與蛻變。只有那些能夠經受住多重考驗的品種,才能在全國范圍內生根發芽。“為啥河南的出的大單品多,品種能走向全國?不僅僅是河南育種人勤奮踏實,更重要的是河南這片熱土飽經了苦難風霜,孕育了精神,積淀了傳承,更承載了歷史的厚重和種業的希望。”魯曉民打趣道,“年年希望、年年失望,屢戰屢敗、屢敗屢戰,好品種都是在地里磨煉和摔打出來的!”這句話道出了育種人的艱辛與堅持,也彰顯了他們對育種事業的熱愛與執著。
“吃飽沒問題,但我們還想吃好”
中國以全球9%的耕地養活了世界近20%的人口,水稻、小麥兩大口糧自給率持續穩定在95%以上,為國家糧食安全奠定了堅實的基礎。然而,在“吃飽”已成底線的今天,人們“吃好”的愿望正推動糧食安全向更高層次升級。作為飼料占比80%以上的關鍵作物,玉米產量牽動著從“吃得飽”向“吃得好”轉型的命脈。然而,當前我國玉米的單產水平僅為美國的60%,種業“卡脖子”的風險暗流涌動。歷史教訓告訴我們,種質資源的保護與創新關乎農業命脈,一旦流失,將給國家帶來不可估量的損失。因此,“農業芯片”的自主可控,是時代賦予我們的神圣使命。
“吃飽目前沒有太大問題,但是我們還想吃好、吃健康。”魯曉民的話語中透露出對美好生活的向往,“從玉米來講,也是物種馴化在我國取得了比較成功的案例。但與美國相比,我們還有至少40%的發展提升空間,是糧食增產千億斤的重要保障,也是畜牧業肉蛋奶能量和營養的健康保障。”
在這場關乎未來的攻堅戰中,科技的力量正在重塑作物與土地的對話。從美洲到中國,玉米跨越千山萬里的馴化史被賦予了新的內涵。魯曉民團隊深諳“橘生淮南”的道理,每年組配近2萬份材料,在南繁基地加速育種進程,在多生態區反復驗證抗逆性,力求培育出高產穩產、優質抗逆新品種。實驗室的基因解析與田間的抗逆試驗相得益彰,共同為“吃得好、吃健康”奠定了堅實基礎。
“未來,我希望智能化育種”
在南繁試驗基地,魯曉民彎腰撫過沉甸甸的玉米穗,偶爾輕巧地掰下一根,一分為二,向記者細致展示著玉米橫截面的細膩紋理與飽滿的穗粒。指尖傳遞的觸感或許依舊熟悉,但腳下的土地正經歷者前所未有的科技變革。曾幾何時,“看天吃飯,徒步選種”是育種領域的金科玉律,老一輩育種家用雙腳丈量土地,用肉眼辨識千差萬別的株型穗型,將經驗凝結為“誰與誰能締造佳偶”的獨到見解。
“我最早開始從事育種的時候,就是天天泡在地里,導師說,要多下地,多認材料,坐實驗室是選不出品種的。”魯曉民回憶,“現在技術發展迅猛,轉基因、基因編輯、全基因組選擇、合成生物等現代生物技術促進著育種從2.0時代向4.0、5.0邁進,數字化、信息化、智能化是新質生產力,也是育種的未來。我們這一代人一直在接受新生的技術,只能不斷學習、不斷進步,要不跟不上了。
國家力推的新質生產力戰略,為這場農業科技革命按下加速鍵。傳統育種追求“量”的積累,如畝產增加幾十公斤、抗性提升幾個百分點,但基因編輯、人工智能等技術的突破,正在重新定義育種的“質變”內涵。
“通過基礎研究的提升促進應用研究的進步,相輔相成,逐步揭開玉米基因的神秘面紗,這是一項漫長而艱巨的任務。”魯曉民堅定地說,“但社會在進步,技術在發展,我們必須在傳統基礎上尋求質的突破,解決大田難以攻克的難題。”
展望未來,魯曉民滿懷期待地憧憬著智能化育種時代的到來。“將玉米的表型特征,諸如株高、穗位、葉長、葉寬、容重、品質等,以及其基因型奧秘,如哪些基因調控容重、決定品質等,哪些基因互作能夠有更好的雜種優勢,悉數洞察無遺,甚至機器人可以幫我們授粉、去雄、選種,替代高溫的暴曬。作為科研人員,我們應具備開放的心態,勇于擁抱新事物,敢于創新。”
傍晚時分,試驗田里季風悠悠拂面,魯曉民輕輕撫摸挺拔的玉米桿。遠遠望去,60畝育種田里密布著編號不同的玉米品系,像等待檢閱的士兵方陣。這位與玉米打了20多年交道的育種專家,正帶領團隊在“農業芯片”的研發之路上破浪前行。
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