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用“残次品”创造辉煌

  59岁的茹振钢再次成为媒体关注的焦点。前不久,他主持研发的“强优势BNS型杂交小麦组配与规模化高效制种技术研究”顺利通过专家组验收。据悉,这一成果达到国内领先水平,填补了世界空白。

  凭着几十年如一日的热爱和执著,借着那次难得的机缘,茹振钢用“残次品”创造了世界奇迹。

  “杂交产生优势是生物界普遍存在的现象,越是亲缘关系较远、生态差异较大的生物杂交,越容易产生明显的杂交优势。”7月17日,河南科技学院生命科技学院副院长、省杂交小麦工程技术研究中心主任、省小麦抗病虫育种首席专家茹振钢教授,给记者详细批讲他的杂交小麦,“通过杂交,大幅度提高产量,增强抗病性,是科技工作者和农民的共同期盼。”

  在世界三大粮食作物中,美国率先研发出杂交玉米品种,中国的袁隆平率先研发出杂交水稻品种。对杂交小麦的研究,美国开始于上世纪20年代,中国开始于1965年前后。而小麦的杂交研究成为一道世界难题,迟迟未能获得突破。

  茹振钢说:“这源于小麦独特的特性。从基因上说,玉米、水稻都是单一来源,而小麦是三个来源,是三种草杂交之后形成了普通小麦。因此,小麦本身就是个混血儿,再杂交提升,难度大,复杂程度也高。但越难,越说明其中的科技含量高。”

  但是,在杂交小麦领域,人们研究出了杂交小麦的基本路径。先用小麦与一种草连续杂交,长着一种外形完全像小麦、但不会结籽的草,称为雄性不育。

  然后,再寻找到与这种草有关系的小麦品种进行杂交,成为恢复系。通过杂交后,这个假小麦就能恢复结籽了,从而形成一种新的杂交小麦品种。

  茹振钢说:“仅仅这一阶段,世界付出了将近80年的时间,中国付出了45年的时间。但是,失败是成功之母。作了那么多牺牲,吃了那么多馒头,到了该吃最后一个就能吃饱的时候了。”

  世界上研发出了一些杂交小麦品种,但成本太高,没有推广利用价值。我国研发出可在云贵高原推广的杂交小麦品种,但因为应用范围太窄,难以引起世人的关注。

  1998年,在辉县市一块小麦田里,茹振钢偶然发现五六株小麦明显“异常”:其他的小麦授粉后都结籽了,异常的小麦则没有结籽。他感觉这些小麦不寻常,立即对这些小麦套上纸袋进行“隔离”,防止外来花粉授粉。

  观察一段时间,他发现这些小麦授粉后结籽率不足20%。茹振钢说:“这种‘半不育’的情况,不符合一切已知的规律,但肯定有自己的规律。”

  但是,这种不长籽的假小麦,不正是杂交小麦需要的雄性不育吗?如果研究出其中的规律,通过这种路径研发出适合黄淮地区的杂交小麦品种,破解世界难题,那该是多么令人振奋的事情呀!

  茹振钢带领团队,孜孜探索,5年就获得了突破。他把这些“半不育”的小麦在高温、常温、低温等不同温度下种植,在不同区域种植,最终发现,它们是对低温敏感的小麦。尤其是在孕穗期,一旦温度低于10摄氏度以下,这些小麦就不会结籽,形成完全“不育”。

  茹振钢找到了这些“残次品”小麦不结籽的规律,成功培育出“低温敏感不育系”。正常种上发育快的小麦,或者早点种上发育慢的小麦,让它们在每年4月初的低温阶段进入孕穗期。这样,因为对低温敏感,这些“半不育”的小麦就变成了100%“不育”。

  茹振钢的突破引起中国科学院和中国农大的关注。2006年,国内10多家高校、科研机构联合攻关,寻找能够让这些“不育”变成“可育”的恢复系小麦品种,为茹振钢的“低温敏感不育系”找最帅的“帅哥”。

  经过众多科学家的努力,“帅哥”最终锁定是山东的一个小麦品种。这个小麦品种与茹振钢的“不育”小麦种在一起,“不育”小麦全部能恢复结籽,而且产量高。

  通过试验,黄淮地区、长江流域、西南地区都能很方便地培育、种植这种杂交小麦。

  通过几年的努力,茹振钢的团队如今已经培育出一系列的“不育系”和“恢复系”。他把这些“不育系”命名为BNS。BN指的是百农,S指的是不育系,BNS指的就是由百农系列培育出的低温敏感型不育系小麦新材料。

  他说:“有了这些,小麦育种就进入‘高铁时代’,育种的速度快了,品种也多得不计其数,需要什么品种就可以配制什么品种。”

  他举例说,这些“不育系”和“恢复系”可以随意配对,需要优质小麦就配制优质小麦品种,需要大穗的配制大穗的,需要多穗的配制多穗的。茹振钢说:“现在最重要的任务是如何培养最牛的杂交小麦品种。”

  什么算最牛?一是产量高,二是抗性强,能抗多种病害。他说,像我省的小麦穗多、籽粒小,西南地区的小麦穗少,但穗大、籽粒大。如果两地的小麦品种一杂交,就能制出穗多、籽粒大的小麦品种,大大提高小麦产量。

  最初的试验种植中,茹振钢是一行种“不育系”的小麦,一行种“恢复系”的小麦。如此种植,一亩地能制种500多斤。他说:“这样制种,成本太高。”

  后来,茹振钢发明一种“杀父济母”的方法。两种小麦混种,授粉后喷洒一种药物,就能让“恢复系”小麦慢慢死亡,只留下“不育系”小麦生长,从而每亩地的制种能力能提高到900多斤。产量提高了,成本也降低了。

  这种新型杂交小麦品种产量高,具有很强的抗病性能。在修武,新型杂交小麦亩产最高达到898公斤;在济源、新乡,大面积种植亩产保持在830~850公斤,小麦亩产超出普通小麦100多公斤。

  茹振钢说:“杂交小麦研发的突破,对国家粮食安全具有重大的意义。一旦推广,我省乃至我国的小麦产量将再上一个新台阶,甚至未来可以用较少的土地生产更多的小麦,为农业供给侧结构性改革提供科技支撑和多样选择。”⑧7


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