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李立會(huì)（右一）帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員在試驗(yàn)田觀察小麥長(zhǎng)勢(shì)。資料圖片
張錦鵬（左一）在實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)學(xué)生。本報(bào)記者 楊桐彤?dāng)z/光明圖片
【人才強(qiáng)國(guó)新征程】?
2023年12月的一場(chǎng)大雪，為河南新鄉(xiāng)的中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所試驗(yàn)基地蓋上了一床厚厚的“棉被”。冬藏待春來(lái)，基地里普冰系列的部分小麥品種正在悄悄地積攢力量，等待第二年春天的蓬勃生長(zhǎng)。
普冰系列小麥品種，是中國(guó)農(nóng)科院小麥大麥優(yōu)異種質(zhì)資源發(fā)掘與創(chuàng)新利用團(tuán)隊(duì)歷時(shí)30余年結(jié)出的累累碩果，具有高產(chǎn)、抗病、抗逆、強(qiáng)筋等特性，其中普冰03等部分新品種已通過(guò)國(guó)審，正大面積推廣種植。
小種子凝聚大力量。中國(guó)農(nóng)科院小麥大麥優(yōu)異種質(zhì)資源發(fā)掘與創(chuàng)新利用團(tuán)隊(duì)勇于挑戰(zhàn)，迎難而上，突破了“小麥—冰草”遠(yuǎn)緣雜交世界難題，創(chuàng)制出小麥優(yōu)異種質(zhì)材料，為實(shí)現(xiàn)種業(yè)科技自立自強(qiáng)、種源自主可控、端牢中國(guó)飯碗注入創(chuàng)新力量。
1.鍥而不舍攻克世界難題
“冰草屬植物是小麥的近緣野生種，具有多小穗、多小花的多穗粒數(shù)特性，還具有極強(qiáng)的抗寒、抗旱性，對(duì)多種小麥病害表現(xiàn)出高度免疫性，被認(rèn)為是小麥改良的最佳外源優(yōu)異基因供體之一。”團(tuán)隊(duì)資深首席專家、中國(guó)農(nóng)科院作物科學(xué)研究所研究員李立會(huì)介紹。
20世紀(jì)30年代開(kāi)始，美國(guó)、加拿大等許多國(guó)外學(xué)者嘗試進(jìn)行“小麥—冰草”遠(yuǎn)緣雜交，但一直未能成功，此項(xiàng)研究一度被國(guó)際上視為不可能完成的工作。
“我當(dāng)時(shí)就想試一試，萬(wàn)一成功了呢。”李立會(huì)回憶起30多年前他走上“小麥—冰草”遠(yuǎn)緣雜交研究之路的經(jīng)歷，最初那幾年，他常常要在日頭最曬的時(shí)候，將冰草的花粉轉(zhuǎn)移到小麥柱頭上，以克服物種間的不親和性，經(jīng)過(guò)不斷嘗試，終于獲得了一批可育雜交種子，而這只是他“行萬(wàn)里路的第一里”。
“循序漸進(jìn)、勇于創(chuàng)新”，這8個(gè)字是李立會(huì)的導(dǎo)師、我國(guó)著名作物種質(zhì)資源專家董玉琛院士教導(dǎo)他的，而李立會(huì)也一直在用實(shí)際行動(dòng)傳承這種精神。
圍繞拓寬小麥品種的遺傳基礎(chǔ)，利用野生種基因改良小麥的科學(xué)問(wèn)題，30多年里，李立會(huì)率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)扎根田間地頭，創(chuàng)制出更多基礎(chǔ)材料，進(jìn)行大量遺傳學(xué)研究分析，創(chuàng)建了幼齡授粉、幼胚拯救、幼穗體細(xì)胞培養(yǎng)、高頻率誘導(dǎo)異源易位、特異分子標(biāo)記開(kāi)發(fā)等一系列遠(yuǎn)緣雜交技術(shù)，終于攻克了利用冰草屬P基因組優(yōu)異基因改良小麥的世界難題。如今，“小麥—冰草”衍生系創(chuàng)新種質(zhì)已廣泛應(yīng)用到全國(guó)100多個(gè)育種單位，培育出普冰03、普冰151等新品種17個(gè)，后備新品種39個(gè)。
“李老師那股面對(duì)新領(lǐng)域久久為功的沖勁和干勁，那種‘深入田間地頭，以下地選種為樂(lè)趣’的實(shí)干精神，深深影響著我們。”團(tuán)隊(duì)首席專家、中國(guó)農(nóng)科院作物科學(xué)研究所研究員張錦鵬說(shuō)，培育一個(gè)新品種往往需要幾年甚至十幾年的時(shí)間，必須沉得下心、耐得住寂寞。
如今，團(tuán)隊(duì)已經(jīng)完成對(duì)野生供體種冰草的基因組測(cè)序和衍生后代的重測(cè)序，不斷推動(dòng)創(chuàng)新種質(zhì)的有效利用與新品種選育。利用小麥—冰草多粒漸滲系親本材料，選育出顯著增產(chǎn)的普冰資300、具有氮素養(yǎng)分高效利用的普冰資301、具有多生態(tài)區(qū)穩(wěn)定表現(xiàn)的優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋新品系普冰資4696，這些品系正在參加國(guó)家小麥品種審定試驗(yàn)。
2.研究成果在田地里才能得到驗(yàn)證
“農(nóng)業(yè)科技工作者就要和農(nóng)田打交道，我們的研究成果好不好，只有在田地間，在麥子收獲的時(shí)候才能得到驗(yàn)證。”張錦鵬說(shuō)。一年里，團(tuán)隊(duì)至少要花費(fèi)三四個(gè)月的時(shí)間，在田間進(jìn)行種植、試驗(yàn)、觀察、記錄、收獲、考種。
團(tuán)隊(duì)成員、中國(guó)農(nóng)科院作物科學(xué)研究所副研究員周升輝，自2016年從事博士后研究加入團(tuán)隊(duì)至今，一直在用行動(dòng)踐行著“把論文寫(xiě)在田野大地上”。
2023年5月，正值小麥?zhǔn)斋@的時(shí)節(jié)，但試驗(yàn)基地連降大雨，可愁壞了團(tuán)隊(duì)成員。“下雨太多極有可能導(dǎo)致試驗(yàn)田里的小麥穗發(fā)芽，如果得不到有效數(shù)據(jù)，一年的辛苦研究就要作廢。”周升輝解釋說(shuō)。
于是，天剛擦亮，周升輝與團(tuán)隊(duì)成員就冒著大雨趕到田間，進(jìn)行種子搶收。“時(shí)間緊迫，我們用網(wǎng)袋一袋一袋裝，一天要背三四百袋。”周升輝說(shuō)。
一周時(shí)間過(guò)去，他們終于將試驗(yàn)田里的小麥材料收割完，保證了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性。后又馬不停蹄地開(kāi)始對(duì)小麥材料中的冰草基因組進(jìn)行解析，對(duì)小麥—冰草衍生系進(jìn)行分子細(xì)胞遺傳學(xué)分析。
把實(shí)驗(yàn)室安在田間地頭的日子總是令大家難忘。團(tuán)隊(duì)成員、中國(guó)農(nóng)科院作物科學(xué)研究所研究員楊平所負(fù)責(zé)的大麥育種基地，就在小麥育種基地旁邊。
2017年，在國(guó)外完成博士后工作的楊平，一來(lái)到團(tuán)隊(duì)就擔(dān)負(fù)起了大麥種質(zhì)資源創(chuàng)新利用的工作。“由于當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)沒(méi)有大麥基因突變體的篩選平臺(tái)，通過(guò)大麥品種的雜交獲取有用的基因材料，變得尤為困難。”對(duì)于這項(xiàng)工作，楊平雖然感到壓力，但也充滿干勁。
每年4月開(kāi)始，楊平都要“住”在田里，給大麥做雜交。選穗、整穗、去雄、采粉、授粉，待麥穗成熟后，將每個(gè)雜交穗單獨(dú)脫粒進(jìn)行基因研究。“這個(gè)工作量非常龐大，雜交僅是其中的一步。要先把眾多種子培育成單株，再培育成行，再種成小區(qū)，從其中篩選出合適的材料進(jìn)行一系列技術(shù)分析，找出突變體，工作量可謂成指數(shù)增長(zhǎng)。”楊平說(shuō)。
經(jīng)過(guò)5年多的反復(fù)實(shí)驗(yàn)，團(tuán)隊(duì)終于建設(shè)完成國(guó)內(nèi)首個(gè)大麥誘變?nèi)后w和突變體篩選技術(shù)平臺(tái)，使發(fā)掘優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源的時(shí)間明顯縮短。目前，國(guó)內(nèi)10多家單位的20多個(gè)團(tuán)隊(duì)正在利用此平臺(tái)篩選突變體，這些獲得的材料將用于發(fā)掘和研究新基因，指導(dǎo)新種質(zhì)創(chuàng)制。
3.營(yíng)造自由寬松的創(chuàng)新土壤
每年8月底，中國(guó)農(nóng)科院國(guó)家作物種質(zhì)庫(kù)5層的會(huì)議室都異常熱鬧。團(tuán)隊(duì)成員會(huì)圍繞秋季播種小麥材料展開(kāi)激烈討論，甚至是“吵架”。
“因?yàn)橐荒昃头N一季小麥，時(shí)間寶貴，所以前期‘吵架’很有必要。”李立會(huì)說(shuō)，“播種的材料與研究目標(biāo)是否相匹配、技術(shù)路線是否可行、下一步如何提高……每個(gè)人都會(huì)圍繞自己的研究進(jìn)行詳細(xì)介紹，也會(huì)對(duì)其他人的研究展開(kāi)探討。”
團(tuán)隊(duì)成員、中國(guó)農(nóng)科院作物科學(xué)研究所副研究員韓海明很喜歡團(tuán)隊(duì)討論的環(huán)節(jié)，他說(shuō)：“雖然會(huì)上提的問(wèn)題有時(shí)會(huì)很尖銳，但能夠幫助大家把研究做得更好。”
韓海明在讀碩士期間就加入了團(tuán)隊(duì)，“李老師不會(huì)給我們布置科研課題，而是把主動(dòng)權(quán)交給我們，讓我們選擇自己感興趣的方向開(kāi)展研究”。如今的韓海明正在對(duì)小麥背景下冰草多粒基因的發(fā)掘與育種利用展開(kāi)深入研究，在自己所選擇的小麥種質(zhì)資源精準(zhǔn)鑒定的研究方向上持續(xù)深耕。
正是靠著熱情與執(zhí)著，韓海明帶領(lǐng)學(xué)生從小麥—冰草多粒衍生系中克隆到兩個(gè)來(lái)源于冰草的穗粒數(shù)基因，其中一個(gè)基因?qū)胄←満笤谠黾铀肓?shù)的同時(shí)，縮短生育期并降低株高，最終使產(chǎn)量提高。
“做遠(yuǎn)緣雜交工作，只有熱愛(ài)才能堅(jiān)持。我是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)了小麥與冰草的雜交，所以我很贊同年輕人去探索感興趣的領(lǐng)域，盡管可能會(huì)面臨各種困難，我還是會(huì)大力支持與鼓勵(lì)。”李立會(huì)說(shuō)。
