守望城市中的麦田 一个小麦育种团队的一天

在高楼林立、寸土寸金的济南市区,有一片260余亩的小麦田。

它不是普通的小麦田,而是用作科学研究的小麦试验田；在这里头戴草帽、顶着烈日、辛勤劳作的也不是普通的农民,而是山东省农业科学院作物研究所的科研人员。

这片麦田,位于济南市历城区工业北路南边、山东省农科院办公区东侧。

5月25日,记者走进这片试验田,跟随该所小麦资源创新与利用团队,记录他们一天的工作场景。

团队学术带头人:楚秀生研究员；

团队成员:隋新霞研究员、崔德周博士、李永波博士、黄琛博士。

一畦畦长相各异的小麦

正在接受鉴定评价

6:45,山东省农科院创新大楼14楼,团队办公室。

楚秀生研究员主持团队成员碰头会,交流前一天的工作,分析遇到的问题,然后安排当天的工作。

会后,一行五人骑着电动车,赶往小麦试验田。

试验田的四周围着一圈栅栏。南边有个出入口,平时铁门紧闭。

7:30,楚秀生一行抵达试验田。来到门前,刷脸,铁门开启。进入试验田,往北望去,一畦畦、一方方的小麦茎秆挺立、叶片高举,似乎与其他麦田没有多大差异。

仔细瞅瞅,这里的小麦植株高矮不一,有些叶片和麦穗翠绿,有些略微泛黄,成熟度也不一致。

“这里是小麦种质资源繁种、鉴定和评价圃,种植了资源库保存繁种的材料及引进的小麦材料。”楚秀生手指试验田中竖立的一个个牌子——济麦70、济麦379、济糯麦1号……

其中,有的已经通过审定,有些正在参加区试或者生产试验。济麦70是2020年通过山东省农作物品种审定委员会审定的,高产稳产广适,突出特点是抗倒伏性强。济糯麦1号也通过了山东省审定。这个品种的小麦,可用来制作年糕、汤圆。

观察患病植株

看茎基腐病危害有多大

8:30,楚秀生走进试验田,看准一枝干枯的小麦,弯腰拔了出来:“这是得了茎基腐病的一个分蘖,大家都看看,茎的基部都腐烂了。”

他又拔出一个正常的分蘖,与得病的并排在一起:正常的分蘖硬硬地挺立着,上部叶片和麦穗碧绿；得病的分蘖基部腐烂,快要断裂了,上部叶片和麦穗一片枯黄。

他继续讲解:最近几年,多地发现患茎基腐病的小麦。一旦得了茎基腐病,子粒干瘪,重量下降,即使亩穗数足够多,亩产也会大大下降。

年轻博士立志:

选育抗赤霉病品种

10:20,新种质创制、筛选圃。年轻的女博士黄琛打扮得像一名农民,正站在小麦畦上观察小麦灌浆情况。

她说:“我的目标是培育综合农艺性状优良、抗赤霉病的小麦新品种。”

赤霉病是小麦花期最严重的病害之一,不仅会导致小麦减产,还会产生三级致癌物呕吐毒素。凡是严重感染赤霉病的小麦,不仅人不能吃,也不能作畜禽饲料。

横亘在黄琛面前的,可是一道世界级难题。一方面,小麦赤霉病是多基因控制的复杂性状；另一方面,目前栽培小麦品种中赤霉病抗源材料来源较少。

黄琛透露,“我正在用含有抗赤霉病基因的种质资源、品种和综合农艺性状优异的小麦品种组配杂交组合。我入职山东省农科院作物所,加入小麦资源创新与利用团队,只有一年时间,现在只是起步阶段。”

远缘杂交

创制小麦新种质

11:00,在新种质创制、筛选圃工作的,还有一位年轻男博士崔德周。他正在做的课题是小麦远缘杂交。

当前,小麦育种主要采取品种间的“优优配”,导致生产上大面积推广的小麦品种遗传同质化程度非常高,给小麦生产带来了潜在风险。破解这个问题的途径之一,就是通过远缘杂交,来创制新种质。

崔德周说:“野生二粒小麦含有抗条锈病基因。这几年,我正在用野生二粒小麦,与具有高产、稳产、广适等性状的济麦22杂交,创制抗条锈病的新种质。目前通过杂交、回交,已经做到了第三代、第四代。”

他期望,数年之后,能得到一个理想的新种质,既保留济麦22优良的农艺性状,又能抗条锈病。

在试验田里,团队成员们忙到12:30,才去单位餐厅吃午饭。之后,回到办公室,稍事休息。

种质资源库保存着

山东几乎所有小麦品种

13:30,楚秀生骑着电动车,赶往1978年建成的小麦种质资源库老库。

在这里,保存着山东省几乎所有小麦育成品种,还有所有的小麦地方品种。“只有一个育成品种,未收集到就消失了。”楚秀生遗憾地表示。

拉开一扇厚重的大门,楚秀生走进室内,不足100平方米的房间,四周竖立着一个个木橱,橱子上安装着一个个抽屉。他拉开一个抽屉,从中拿出一个盒子,打开,里面全装着麦粒。

“这些种质资源都是陆续从全省、省外及国外收集来的,凝聚着作物研究所一代代小麦资源管理人员多年的心血,弥足珍贵。”楚秀生说。

不过,这座种质资源库太简陋了,室内温度与室外一致,小麦种子在这里只能保存5年。需要每隔3-5年繁育一次,然后用新繁育的种子替代原来的老种子。

如何解决种子长期保存的问题?2010年,位于山东省农科院的山东省农作物种质资源中心种质保存库建成并投入。

跟随种质资源库主任李润芳走进新库。她说,这个资源库可保存20万份种质资源。目前已入库4.5万份,包括小麦1.8万份。新库标准高,实行现代化管理。其中中期库贮藏温度为-4℃左右,种子贮藏10-20年仍可正常发芽。

探索未知世界

发现干旱会引起小麦细胞自噬

14:40,分子生物学实验室里,李永波博士正在做小麦抗旱机理研究。

最近,他有一个新发现:干旱可引起小麦细胞自噬；抗旱小麦品种细胞自噬能力强于不抗旱品种。

何谓细胞自噬?从字面看,是细胞自己吃自己。实际上,是指细胞把其内部有害和不必要的成分降解、回收,再利用的过程。

李永波研究表明,干旱胁迫下,小麦通过细胞自噬,可以增强抗旱性。进一步研究发现,抗旱小麦品种细胞自噬水平显著高于不抗旱小麦品种。这一新成果,5月发表在国内一本知名学术期刊上。

小麦是全球最重要的粮食作物之一,干旱严重影响小麦产量,因此深入研究小麦抵御干旱的分子机理,有助于培育抗旱小麦新品种。

缩短育种年限

花药培养技术显威力

15:30,组织培养实验室里,一个无菌超净的工作台,一双灵巧的手,一名科研辅助人员正借助显微镜,在营养基上仔细接种小麦花药。

隋新霞研究员说,把小麦花药接种在诱导培养基上,诱导产生胚状体,胚状体在分化培养基上再分化成为单倍体幼苗；单倍体幼苗经壮苗培养后,通过秋水仙素处理,它的染色体加倍后,能够正常结粒。这样便可以培育出正常的双单倍体小麦品系。

运用常规育种技术,培育一个遗传稳定的小麦新品系至少需要5年时间,而运用花药培养技术,可以缩短3年时间。

夜幕降临,实验室的灯光亮了起来……

就是依靠这样一天又一天,一年又一年的辛勤劳动,小麦种质资源创新与利用团队收获了沉甸甸的果实:创制出一批综合农艺性状优良的小麦新种质,其中济麦70、济糯麦1号通过山东省农作物品种审定委员会审定；43个新品系正在参加区试和生产试验。他们还获得山东省科技进步奖3项、植物新品种权5项、国家发明专利7项。

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