“如果說(shuō),目前小麥育種還處于‘小四輪時(shí)代’的話,我們研發(fā)的這項(xiàng)育種技術(shù),將引領(lǐng)行業(yè)進(jìn)入‘高鐵時(shí)代’!”7月8日,河南科技學(xué)院小麥中心主任、省雜交小麥工程技術(shù)研究中心主任茹振鋼教授談起剛剛通過(guò)專家組驗(yàn)收的省重大科技專項(xiàng)“強(qiáng)優(yōu)勢(shì)BNS型雜交小麥組配與規(guī);咝е品N技術(shù)研究”,作為項(xiàng)目主持人的他難掩內(nèi)心的興奮與自豪,這項(xiàng)達(dá)到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平的項(xiàng)目成果,填補(bǔ)了世界空白(本報(bào)7月4日頭版以《我省雜交小麥研究取得重大突破》為題對(duì)此進(jìn)行了重點(diǎn)報(bào)道)。
給小麥分出“男女”,讓雜交變得可控
“雜交產(chǎn)生優(yōu)勢(shì)是生物界普遍存在的現(xiàn)象,越是親緣關(guān)系較遠(yuǎn)、生態(tài)差異較大的生物雜交,越容易產(chǎn)生明顯的雜交優(yōu)勢(shì)!
茹振鋼舉例說(shuō),河南小麥穗數(shù)多、籽粒多,但籽粒小,植株弱;云南小麥植株健壯、穗大籽大,但也有著穗數(shù)少、籽粒少的先天不足!叭绻麅傻匦←溸M(jìn)行雜交,產(chǎn)生的新品種不僅可以兼具兩者的優(yōu)勢(shì),還會(huì)出現(xiàn)更強(qiáng)的適應(yīng)性,能在兩省中間的大部分麥區(qū)推廣種植!
但以往這樣能夠凸顯優(yōu)勢(shì)的小麥雜交技術(shù),幾乎只能存在于理論之中。
“小麥雌雄同體、自我繁殖,再加上穎殼的保護(hù),使得育種有很多變數(shù),雜交難度遠(yuǎn)超其他作物!比阏皲撜f(shuō),采用原始的方法選育新品種,工作量大、效率低下、結(jié)果不可控,通常一個(gè)小麥品種的育成要經(jīng)過(guò)10多年甚至更長(zhǎng)的時(shí)間,這讓小麥成為世界上唯一尚未開(kāi)發(fā)利用雜交優(yōu)勢(shì)的重要糧食作物。
BNS(由百農(nóng)系列培育出的低溫敏感型不育系小麥新材料)的成功育成,培育技術(shù)的成熟,讓可控雜交變成了現(xiàn)實(shí),可滿足不同麥區(qū)的親本需求。
據(jù)茹振鋼介紹,不育系之所以“不育”,是因?yàn)檫x育的植株只具備“父系”或“母系”特征,有了“性別”之分,當(dāng)然無(wú)法自我授粉結(jié)籽成實(shí)!袄眠@一點(diǎn),就可以讓不同‘性別’的不育系互相‘結(jié)婚’,完美‘雜交’,‘生出’我們想要的優(yōu)良‘后代’!
歷時(shí)20年,用“殘次品”制造奇跡
1997年,在輝縣市育種基地進(jìn)行田間作業(yè)時(shí),茹振鋼發(fā)現(xiàn)兩行小麥植株明顯“異常”:其他的小麥?zhǔn)诜酆蠓f殼正常閉合,異常的小麥則是穎殼完全張開(kāi),對(duì)這些小麥進(jìn)行“套袋”處理,自花授粉后結(jié)籽率不足20%!斑@種‘半不育’的情況,不符合一切已知的規(guī)律,在生產(chǎn)中完全沒(méi)法利用!睂(duì)這個(gè)突然出現(xiàn)的“異類”,茹振鋼既著迷又頭疼:“‘半不育’小麥到底是個(gè)啥東西?不符合已知規(guī)律,究竟有著什么規(guī)律?怎么利用這個(gè)現(xiàn)象……這些是科學(xué)家應(yīng)該探討的內(nèi)容!
茹振鋼帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì),使用所有可以使用的方法,開(kāi)始了漫長(zhǎng)的研究和改造,終于在2003年取得了突破,成功育出了“低溫敏感不育系”,找到了完美的解決方案,把“半不育”變成了100%不育系,“啃掉”了整個(gè)項(xiàng)目中“最硬的那塊骨頭”。
隨后,茹振鋼所在的河南科技學(xué)院“牽手”中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué),在全國(guó)范圍內(nèi)發(fā)出聯(lián)合攻關(guān)的倡議,中國(guó)科學(xué)院遺傳發(fā)育研究所、西北農(nóng)大、山東農(nóng)大……一個(gè)個(gè)科研院所和高校紛紛響應(yīng),加入到這項(xiàng)研究之中,成為項(xiàng)目的有力推手,最終又用了14年時(shí)間,才共同破解了這個(gè)“世界難題”“世紀(jì)難題”,讓本來(lái)的“殘次品”創(chuàng)造奇跡,成為農(nóng)業(yè)科學(xué)的精美“藝術(shù)品”。
“0到1”的突破,雜交小麥未來(lái)可期
“現(xiàn)在,我們相當(dāng)于掌握了雜交小麥的一個(gè)個(gè)‘元件’,根據(jù)需要把‘元件’組裝,就能育出理想的小麥品種!
“強(qiáng)優(yōu)勢(shì)BNS型雜交小麥組配與規(guī);咝е品N技術(shù)研究”的項(xiàng)目成果,將把“工廠化”育種變成現(xiàn)實(shí),能快速培育出一系列優(yōu)良的雜交小麥品種。茹振鋼激動(dòng)地說(shuō),這種技術(shù)的成熟,是一個(gè)“0到1”的突破。
“雜交小麥潛能超乎想象。”在修武,新型雜交小麥畝產(chǎn)最高達(dá)到898公斤;在濟(jì)源、新鄉(xiāng),大面積種植畝產(chǎn)保持在830~850公斤,小麥畝產(chǎn)超出普通小麥100多公斤。茹振鋼說(shuō),這還只是雜交小麥的“初級(jí)品種”“試驗(yàn)品種”,隨著雜交小麥育種工作的持續(xù)推進(jìn),將會(huì)出現(xiàn)更完備的雜交小麥品種,抗病性、產(chǎn)量和品質(zhì)等各方面的性能都會(huì)有更大的提升。
茹振鋼自豪地表示,雜交小麥技術(shù)的突破,將會(huì)讓我省、我國(guó)小麥育種水平率先進(jìn)入“高鐵時(shí)代”。