科技日报记者 王延斌 通讯员 刘佳
“这个材料来自小黑麦,是其与普通小麦杂交,不断改良后才长成这样的。”2月17日,科技日报记者见到山东省农科院作物研究所刘建军研究员的时候,他正在加代温室里查看育种材料。
这一天,他上午刚刚拿到何梁何利基金奖获奖证书,下午便钻进了实验室,继续研究自己的“宝贝”。
眼前这些“宝贝”,确切地说,这一株株长势正旺的小麦植株,外形与普通小麦无异。它们是从原本1.2—1.3米、成熟晚的小黑麦“进化”到现在的,具备了高产、优质、多抗的优点。
推动这一“进化”,刘建军倾注了26年的心血。
他告诉记者:“种子上关乎国家粮食安全,下涉及百姓一日三餐,不能有半点马虎。我们农业科研人员将实验室搬到田间地头,就是为了做好这一粒种子。”
刘建军研究员。刘佳 摄
打破进口垄断,国产小麦做出了好面包
“国产小麦做不出优质面包”,这一现实曾困扰着一代代中国农业科学家。20世纪80年代,国内的小麦连年丰收,但生产面包粉的优质麦却需要进口。
刘建军回忆说,品质改良,选育能够替代进口的面包强筋小麦成为当时山东省农科院作物所品质育种课题组的首要目标。
完成这一目标,并不容易。当时课题组“无经验、无材料、无经费”。更重要的是我国人多地少,不能牺牲产量追求品质,这恰恰是作物育种领域的世界性难题。
1986年,刚刚大学毕业的刘建军“初生牛犊不怕虎”,毅然跟随课题组长、如今已成为中国工程院院士的赵振东研究员踏上了一条前途未卜的育种之路。
他们首先从引进国外育种材料开始,用这些优质材料和中国高产主栽品种进行杂交,到F2代的时候种了10亩地几万棵单株,结果最后还是选不出一个理想品种。
此路不通,他们只得换个思路。
他们从上千份材料里苦苦寻觅,大海捞针,然后筛选、杂交,前后做了上千个组合,可结果仍然不如意:品质好点了,产量又下去了;产量上来了,品质又下去了……5年过去了,他们似乎还在原点徘徊。
苦心人,天不负。
几千个日日夜夜之后,他们“奇迹”般地发现了一个优质亲本临汾5064,将这个亲本与丰产性较好的鲁麦13进行杂交,其后代果真继承了双亲的优点:既优质又高产!播种、收获、筛选……
经过一代一代的选择,“济南17”诞生了。
“实践证明,我们的国产小麦是可以做出好面包的。”刘建军说。而这一天,距离他们起步时已经整整过去了15年。
练就“十八般武艺”,济麦22成为全国第一大小麦品种
一连16年,山东省滕州市农民龙振存只钟情于一个小麦品种——济麦22。这些年来,无论洪涝、酷暑,还是病害、寒冬,这个品种从来没让他失望过。
龙振存的选择是对的,因为济麦22不仅拿下了国家科技进步奖二等奖,还创造过全国冬小麦高产纪录。
如果说高产与优质是一对“冤家”,那么高产与广适是另一对“仇人”。“这就好比培养一个全能型运动员,必须想办法弥补他的短板,让每个单项都突出,这样才有可能拿下冠军。”刘建军向科技日报记者表示,为了让济麦22练就“十八般武艺”,他和同事们使出了浑身解数。
他们努力创制足够优秀的父母亲本,然后进行“婚配”(即“杂交”);在田间年复一年地选择表现特别突出的后代,这些后代还得被发配到寒、热不同地区,分别在水浇地和旱地中进行更为苛刻的历练。
从1994年杂交组合,到2006年审定,最终,济麦22的面世惊艳世人。
2021年,济麦22因其突出的广适性实现秋播1631万亩,再次成为全国第一大小麦品种,累计种植面积3.3亿亩,创全国之最。
记者了解到,刘建军作为主力研制的济南17、济麦19、济麦20、济麦22这四大品种都获得了国家科技进步奖,但他对此并不满足。
五年前,他们与中国农科院作科所何中虎团队合作,利用分子标记辅助选择技术与常规技术相结合,育成了我国黄淮冬麦区第一个利用分子标记辅助选择方法育成的小麦品种济麦23。
因为具有87%的血缘关系,济麦23被称为济麦22的“升级版”:较后者显著增产,2020—2022连续三年分别在山东招远和龙口实打亩产超过820公斤;早熟1—2天;品质达到了强筋或中强筋。
获奖是一个新起点,他要再研制出个好品种
育种要求全生育期选择,小麦从种到收8个月时间,需要精心呵护。这也意味着在夏天的烈日下,他们要顶着40多度的高温做耐热鉴定;在冬天零下十几度的严寒中,他们要一次次做抗寒鉴定。
成功没有诀窍,就是苦干、硬干加巧干。
刘建军记得,当时他们把所有的微量方法研究个遍,2000多块钱的设备买不起,就自己动手做了个简易的设备代替,最终经过上千次试验终于捣鼓出来“微量沉降法”。
只用一株麦穗、0.32克面粉就能测定出沉降值,让早代(F2-F3)个体单株品质鉴定成为可能,缩短育种年限2—3年。这在当时全国甚至全世界小麦育种领域可以说是一个创举。
作为团队学术带头人,刘建军是年轻人的榜样,肩负传帮带重任。他说,学无止境,既要学习老一辈育种家艰苦奋斗、无私奉献的精神,也要学习年轻人无惧未知、敢于创新的精神。
如今的刘建军每天仍耕耘在育种一线,他还有许多牵挂。
“要选育突破性品种,首先需要突破性种质材料,用现有的材料进行杂交,基本上后代都是相似的。济麦22的父母亲本就是我们团队经历多年不断改良获得的。”刘建军说,沿着这条路子,他创造了一个个的新材料。比如利用长穗偃麦草和小黑麦创制的新材料,小区试验中比济麦22增产16%以上,抗倒伏、抗寒;另外还有抗小麦“癌症”赤霉病的材料……
“获得何梁何利基金奖是一个新的起点。”刘建军说,“我最大的理想就是退休前再出个好品种、大品种,为国家粮食安全再出把力!”