河北经济日报记者 吴苗苗 李佳琦 通讯员 张京慧
亩产443.1公斤,较上年增加3.7公斤;总产量302.6亿斤,较上年增加2.9亿斤……2024年,河北夏粮生产再次实现“三增”。
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”,从育种家实验室、试验田走向广阔农田,它们在一次次收获中“迎接”挑战,展现出不凡实力。
满仓的收割机卸粮。河北经济日报记者 李佳琦 摄
“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。”7月20日,在河北省农林科学院粮油作物研究所的小麦实验室里,小麦研究中心副主任、生物技术室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进行测定和筛选。
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、单产提升以及总产量增加等方面均处于世界领先水平。
“然而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,主要包括利用分子标记辅助选择、转基因、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。
张颖君查看小麦育种材料。河北经济日报记者 吴苗苗 摄
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,育种家要在无数杂交后代中寻找那个优异株系,是一件非常辛苦繁杂的工作,有时候还需要一点儿运气。
“人们常说‘一把尺子,一杆秤,牙一咬,眼一瞪’,以此来形容过去育种家在田间筛选育种材料时的场景。”张颖君说。
现在不一样了,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,让育种家知道每个小麦品种都含有哪些优异基因,这样育种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、育种周期长等问题,使得精准育种成为可能。
张颖君(左)与学生讨论鉴定小麦品质。河北经济日报记者 吴苗苗 摄
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。
张颖君在田间查看小麦长势。河北省农林科学院 供图
每一项科研成果的获得,都需要科研工作者付出几年或数十年的辛苦工作。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,我们在河北石家庄、张家口及山东淄博、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。
2024年中央1号文件提出,加快推进种业振兴行动,完善联合研发和应用协作机制,加大种源关键核心技术攻关,加快选育推广生产急需的自主优良品种。
近年来,河北省农林科学院的小麦专家们围绕着基因克隆、分子标记开发、分子育种体系建立和转基因、基因编辑新种质创制等方面开展科研工作,得到了国家生物育种重大专项、国家重点研发、国家自然科学基金及河北省重点研发、省小麦体系创新团队、省自然科学基金等多项科研项目支持。“团队目前发表SCI论文28篇,中文核心期刊论文15篇,获得国家发明专利14项。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。