一株偶然發現的小麥雄性不育母本,一次小麥染色體上成功的基因定位,最終選育出珍貴的雄性不育小麥。歷時17年,中國兩代農業科學家的重大研究發現,正在開啟著世界小麥遺傳雜交育種新篇章。
5月19日一大早,中國農科院作物研究所研究員劉秉華就領著100多名來自黃淮海麥區的種子經銷商,在河南省延津縣連續查看了兩塊千畝育種麥田。“不論是輪選988、中育12等正在推廣的10多個品種,還是國內50多個單位加緊選育的品系,這些小麥都有一個共同的‘母親’——矮敗小麥。它們都是用比傳統人工授粉雜交育種效率高出數百倍培育出來的優秀麥種。”劉秉華說。
1972年,當時國際上正號召利用雜種優勢提升作物育種效率。一天,山西太谷縣女青年高忠麗在麥田偶然發現一株奇特的小麥:它的雄性敗育徹底,花藥黃白色、呈小箭頭狀、內無花粉粒;雌蕊發育正常,開花時穎殼張開角度大,柱頭外露。經過授粉,這株麥子結下了籽實,次年種下收獲小麥百余株,但只有一半是不育株。第二年、第三年,仍然如此。為揭開這個謎團,高忠麗來到中國農科院作物研究所,找到了劉秉華的導師鄧景揚先生。
經過反復研究查詢,鄧景揚終于給出了鑒定結論,將這株小麥定名為太谷核不育小麥。劉秉華說,這株小麥的意義非同尋常,因為當時世界上還沒有發現如此徹底敗育的小麥。1980年,鄧景揚在《作物學報》刊發這一研究成果,認定太谷核不育小麥屬顯性不育,受一對顯性基因控制。
核不育的原因找到了,但這個基因究竟在小麥21對染色體的哪一對上呢?有著作物遺傳學濃厚興趣和學術功底的劉秉華利用染色體組定位和端體分析一套新的定位程序和方法,將太谷核不育基因定位在4D染色體短臂上,距離著絲點31.16個交換單位處。
完成基因定位后,下一步該做的就是在小麥生長期就能區分出哪些是雄性不育麥株,免除浩繁的人工鑒別、授粉之苦,提高授粉育種效率,實現雜交麥種的多產快繁。
為解決這個問題,劉秉華數年寒暑都是和試驗田里那些掛著標記的麥子一起度過的,他相信麥田會有奇跡發生。終于在1989年5月的一天下午,試驗田里一株雄性特征完全消失、穎殼大大張開的小麥讓劉秉華欣喜若狂:“就是它了。它就是我們想要的。”經過321株到3428株、再到5216株、直到8785株的4輪篩選,劉秉華終于以株高不足30厘米的矮變一號小麥為標記性狀供體,通過雜交、測交和細胞學研究,從測交后代群體中篩選出了具有矮稈性狀標記的太谷核不育小麥。這株矮稈不育小麥,用其它小麥品種授粉,其后代群體中能分離出一半矮稈株,表現為雄性不育,一半非矮稈株,表現為正常可育。由于群體中的矮稈株都是雄性敗育的,因此被正式命名為“矮敗小麥”。
矮敗小麥的誕生,為小麥育種打開了一方新天地,通過它授粉雜交育出的非矮稈小麥,株形、種性、抗性、耐性等均表現不俗,受到國內外贊譽,2010年國家授予“矮敗小麥育種技術”科技進步一等獎,劉秉華是該項成果第一人。
對小麥品種的評價,最具說服力的是基層的聲音。在延津縣的矮敗小麥觀摩示范田,一位種麥大縣的種子經銷商告訴記者,現在農民種麥選種不將就,首先了解示范田里麥子的長相,再決定來年換什么品種。就拿這里的矮敗小麥來說,單講株高、抗倒伏性,就符合當今機械收割的條件,開鐮時遭遇風雨,麥子也不倒伏,不會耽誤收成。(本報記者 孫維福)