增产增收靠什么?种子是关键。一 粒良种,万担好粮。近年来,在河北有不 少种子“尖兵”“奇兵”,从实验室、试验田 走向广阔农田,在一次次收获中迎接挑 战,展现出不凡实力。
“这些都是我们从试验田里收获的 育种材料,正在测定这些材料的淀粉品 质、蛋白品质及粒重、粒长、粒宽等农艺 性状。”近日,在河北省农林科学院粮油 作物研究所的小麦实验室里,小麦研究 中心主任张颖君仔细查看着收获的小麦 育种材料。虽然麦收已经结束,但是张 颖君和团队成员更加忙碌了,上万份育 种材料要在下一茬小麦播种前完成测定 和筛选。
小麦是我国第二大口粮作物,我国 也是世界上最大的小麦生产国和消费 国。目前,我国小麦在品种推广、单产提 高以及总产量增加等方面均处于世界领 先水平。
“我国在小麦生物育种方面与国外 存在一定差距,面临着种质资源挖掘不 足、育种技术相对落后等问题。”张颖君 介绍,生物育种是现代农业生物技术育 种的统称,主要包括分子标记辅助选择、 转基因技术、基因编辑、全基因组选择等 技术,对动植物开展高效、精准、定向遗 传改良和品种培育。
具体来说,传统育种与生物育种有 什么不同呢?
张颖君解释,传统的育种手段,主要 凭借育种专家们多年积累的经验,根据 种质材料在田间的表型进行选择,容易 受到主观因素和环境的影响,选择准确 性和效率低。以小麦为例,小麦约含 13.6万个基因,两株不同的小麦杂交,会 产生无数种新的组合,育种专家要在无 数杂交后代中寻找那个优异株系,这是 一件非常辛苦繁杂的工作,有时候还需 要一点儿运气。
现在情况不一样了,小麦育种团队 建立了包含上千份小麦主栽品种和优异 品系的基因数据库,让育种专家知道每 个小麦品种都含有哪些优异基因,这样 育种专家在组配亲本的时候就有预见 性,做到有的放矢。再利用开发的分子 标记对优异基因进行跟踪,可以有效解 决育种效率低、 精准度差、周期长 等问题,使得精准 育种成为可能。
说话间,张 颖 君 将 十 几 粒 小 麦 种 子 摆 放 在桌上。“你能 看 出 这 些 种 子 里面,哪些品质 好,哪些品质较差吗?”张颖君笑着问记 者。记者将种子一粒粒拿在手中仔细比 对,半天也看不出差别。
“从外观上我也很难准确分辨哪个 材料品质好,哪个品质差。”张颖君笑着 说,“但是科技可以给我们一对‘火眼金 睛’,通过提取小麦材料的DNA,检测它 是否含有优质基因,一般含有优质基因 的材料品质相对都较好。这样把田间 农艺性状选择与实验室优质基因检测 相结合,就可以筛选出优质的小麦育种 材料。”
抗寒性是小麦生产中非常重要的问 题,近年来极端天气频发,如果小麦抗寒 性差,生产可能面临极大损失。
“为了筛选抗寒材料、挖掘抗寒基 因,我们团队收集了500多份种质材料, 对其抗寒性进行鉴定。为了提高鉴定的 准确性,我们在石家庄、张家口以及山东 淄博、甘肃定西等多地进行抗寒鉴定试 验。每年春节刚过,我们团队成员就要 冒着严寒到各试验地进行调查、统计,这 项工作马上就要进入第5个年头。虽然 辛苦,但工作已经取得了较大进展,筛选 出了十几份抗寒性好、农艺性状优良的 种质材料,也定位到了与小麦抗寒性相 关的新的基因位点,这些工作对提高小 麦品种的抗寒性都具有重要意义。”张颖君说。
在漫长的调查、统计、鉴定过程中,张 颖君和团队成员周而复始、乐此不疲,在 他们心中保障粮食安全是职责和使命。
“我们要响应国家‘把论文写在祖国 的大地上,把科技成果应用在实现现代 化的伟大事业中’的号召,瞄准前沿科学 技术引领的‘生物技术+信息技术+人工 智能’育种 4.0 时代,针对小麦生产和科 研工作中的关键科学问题开展试验研 究,提高作物育种信息化水平和育种效 率,为河北省绿色、优质、高效的突破性 品种选育提供强有力支撑。”张颖君说。