钟冠昌 穆素梅
习近平主席提出了“实现中国梦”,它是前进的动力和奋斗的方向,它给中国人民和世界人民带来了希望。国家没有梦想就没有方向,就不能发展,我们每个人一生没有梦想就没有前进的动力,就会一事无成。我们在科研中有所收获,就是有一个梦想,就是让中国人民有粮食吃,永远能吃饱、吃好。
我们从小受尽战乱的苦难,解放后,看到和亲身体会到粮食的珍贵和人民对吃饱饭的渴望,因此就决心为中国增产粮食而奋斗终生,这就是我们的梦想。这个梦想使我们一生能克服工作中的各种困难,产生了永远用不尽的力量。
我们的工作分两个阶段;1965年大学毕业后分配到中国科学院西北植物研究所,在李振声领导的小麦远缘杂交课题组工作,当时该课题组的研究工作已处于国际前沿、国内领先。在十年动乱中,我们的课题研究一直没有停止,我们虚心向老师学习,勤奋地进行研究工作,在业余时间学习第二外国语(第一外语是俄语),很快掌握了小麦远缘杂交的研究内容和研究方向,并承担了新的研究课题。
在李振声老师的带领下,小麦远缘杂交课题组1978年获得全国科学大会奖。小麦远缘杂交组选育的新品种---“小偃6号”,1985年获得国家发明一等奖。1986年我们晋升为副研究员,并和老师一起带研究生。
因工作需要1989年10月调中国科学院农业现代化研究所。那时我们已是年近50岁,50岁是知天命之年,但对我们来说是第二次创业。所谓创业是从头开始。当时有的人说没经费,没实验室,没育种基地,快退休了,能成吗?能!因为我们有梦想。我们深知河北培育我们上小学、中学、大学,是河北的劳动人民养育我们成人,我们要用我们的知识在河北大地培育出更好的品种,报答家乡和全国的人民,让他们吃饱、吃好。有这种动力,没有什么克服不了的困难。我们更知道,有党的领导,有科学院的支持,有全所同志们的帮助,有全课题组的共同奋斗,一定能创造奇迹。正像习近平主席所说,成绩是干出来的,这是千真万确的真理。经过11年的奋斗,在经费严重不足的情况下,我们建立了细胞实验室、小麦遗传育种试验基地,培养了研究生4名(一名是山西省农科院代培生),选育出小麦新品种4个,特别是优质高产的面包型小麦--高优503,它是我国第一个出口的优质小麦新品种。为祖国争得了荣誉,提高了人民的生活质量,我们也获得了收获,先后获国家科技进步二等奖一项,中国科学院科技进步二等奖两项,中国科学院自然科学三等奖一项,并编著了“麦类远缘杂交”(科学出版社)专著一部。
在蓝粒单体小麦创制方面有很大的进展,先后证明了蓝单体基因来源于长穗偃麦草4E,创制了全套(21种)蓝粒单体小麦,并培育出自花结实的缺体小麦19种,为小麦染色体工程育种创造了珍贵的资源,为染色体工程育种创造了新的途径。
在中科院农业现代化研究所做出具体成果简介如下:
1、小麦染色体工程育种
小麦染色体工程育种分两步。第一步,利用小麦远缘亲本材料与普通小麦杂交,通过对杂交后代的细胞学观察和标记性状的选择,选育出小麦新种质(小麦异附加系、异代换系或易位系);第二步,利用这些新种质进一步与小麦杂交选育出新品种。
(1)创造小麦新种质
在创造小麦新种质的过程中,系统地研究了八倍体小偃麦细胞学的稳定性、染色体组型及其与普通小麦杂交遗传规律。通过八倍体小偃麦与普通小麦杂交,八倍体小偃麦相互间杂交,对杂交后代进行细胞学观察和形态学调查,确定了9个八倍体小偃麦的染色体组型。它们是:小偃7430为ABDE1,小偃68为ABDE2,小偃693为ABDF1,小偃7631为ABDF2,小偃784为ABDN,多年生1、多年生2、中4、中5均为ABDE。通过对多个八倍体小偃麦染色体组型研究表明:在八倍体小偃麦中,偃麦草染色体并不是一个完整的染色体组,它是以偃麦草中某一个染色体组为主,与其他染色体组中个别染色体共同组成一个新的染色体组。通过对八倍体小偃麦与普通小麦杂交后代的细胞遗传分析和标记性状的选择,确定了选育小麦异附加系的方法,同时选育出一批具有偃麦草优良性状的小麦新种质。如76261,对条锈免疫;79219,籽粒蓝色;78506,品质优良,综合抗病性好;83S502,抗条锈、叶锈,成熟黄亮,在杂交育种中配合力好。以上研究在《遗传学报》、《作物学报》等学术刊物上发表论文6篇。1994年经同行专家评议,认为该项成果达到了国际同类研究的先进水平。1996年获中国科学院自然科学三等奖。
(2)选育小麦新品种
利用上述新种质材料进一步与小麦杂交,育成4个小麦新品种。它们是:早优504、高优503、小偃597和科农9204。
早优504具有早熟、优质、矮秆、抗病、抗倒、耐晚播等优良性状,适合间套复种。1993年通过陕西省审定。截止1998年,累计推广面积1020万亩,增加产值2.5亿元。1996年获中国科学院科技进步二等奖。
高优503是一个面包型优质小麦新品种。主要优良性状是:a.产量高:1996~1997年,在陕西省小麦区域试验中,高优503平均亩产407.9公斤,最高亩产512.9公斤,比对照品种陕229增产3.9%;在河北优质小麦区域试验中,高优503平均亩产446.5公斤,最高亩产566.4公斤,产量居参试的6个优质小麦新品系之首。b.品质好:高优503蛋白质含量16.5%,湿面筋含量34%~38.8%,沉降值46.4~53.2毫升,面团稳定时间11.6~14分钟,面包评分87.6分,超过了加拿大小麦(85.2分)和香港金象粉(78.4分)的面包评分。C.综合抗病性好:抗锈病、白粉病和叶枯病。d.根系发达,茎杆坚韧弹性好,耐旱抗倒伏。
1992年在全国第二届面包小麦品质鉴评会上,高优503被评为优质面包小麦,并获得中国农业博览会铜牌奖。1997年、1998年分别通过陕西省和河北省审定。2001年通过国家审定。1998年被农业部推荐为全国重点推广的优质小麦品种。
为了加快优质小麦的繁殖与推广速度。1996年,我们在河北省柏乡县建立了高优503优质小麦种植、加工、销售一条龙产业化基地;在河南新乡市建立了高优503原料生产基地。这两个基地粮食收购部门与农民签订协议,以高于一般小麦15%的价格收购高优503,解决了小麦优质不优价的难题,极大地调动了农民种植高优503优质小麦的积极性。2000年,高优503成为新乡市的主栽小麦品种,2001年5月农业部在新乡市召开的“全国优质小麦开发研讨暨产销衔接会”,大大地推动了全国优质小麦的发展。
1995年到2002年,先后有人民日报、农民日报、光明日报、中国科学报等10多家新闻媒体对高优503小麦进行了报道。截至2002年,高优503已推广到全国14个省,累计推广面积2600万亩,增加产值12亿元,在农业结构调整中发挥了重要作用。据新华社2002年11月22日报道:以高优503为代表的国产优质麦首次走出国门,出口东南亚国家,这是一次“成功的破冰之旅”,意味着中国小麦产销将实现“有进有出,品种调剂”的国际市场良性循环。从长远看,还将改变世界小麦进出口格局。
2001年高优503小麦获得中国科学院科技进步一等奖。2002年八倍体小偃麦与普通小麦杂交育种获得国家科技进步二等奖。2001年完成《麦类远缘杂交》(北京:科学出版社)专著一部。
2、蓝粒单体小麦的创制及自花结实缺体小麦选育
(1)蓝粒单体小麦的创制
小麦单体可用来确定携带某一基因的染色体。原有的中国春小麦单体系统没有标记性状,保存和利用都非常困难,严重地阻碍了小麦染色体工程的发展。为了克服这些困难,我们从1978年开始创制带有标记性状的蓝粒单体小麦系列。李振声院士是第一负责人,穆素梅是第二负责人,参加了“国家攻关”和“863”研究项目。
蓝粒小麦是从普通小麦与长穗偃麦草远缘杂交后代中选育出来的一个异代换系。通过细胞学观察分析,证明长穗偃麦草一对4E染色体代换了小麦4D染色体。蓝粒小麦的形态特征与普通小麦没有明显差别,突出特点是种籽为深蓝色。
进一步研究表明,蓝色基因位于4E染色体上,并有明显的计量效应:在蓝粒胚乳细胞中有三条带有蓝色色素基因的染色体,胚乳是深蓝色;有两条,呈中蓝色;有一条呈现浅蓝色,没有呈白色。
为了创制全套(21种)蓝粒单体小麦,我们用伽马射线快中子对蓝粒小麦种子进行照射,使4E染色体与小麦染色体发生易位,通过细胞学鉴定,选出新的蓝粒易位系。截止2000年已经成功将蓝粒小麦基因转移到十多个小麦染色体上。
(2)稳定的自花结实缺体小麦的选育
中国春单体小麦以及新转育成的单体系统自交后代,大约有3%的频率分离出缺体小麦。这些缺体小麦中有一半是不育的。即使可育的缺体通常也是不稳定的,有演变为补偿三体的倾向。因此,多年来缺体是不能形成系统的,这就使得缺体在染色体工程育种和遗传分析中的利用受到了限制。我们在创制蓝单体小麦的过程中,就注意了选择稳定的自花结实的缺体小麦。
我们的具体做法是,在蓝单体小麦的自交后代中挑选大量的白粒(缺体)种子,播种在大田里。通过单株套袋自交,从中选出结实率较高的单株,继续播种,连续套袋自交选择,最后获得完全自花结实的缺体小麦。在完全可育的缺体小麦里,有的株系出现补偿三体植株,其群体是不整齐的,有的株系没有出现补偿三体植株,其群体是整齐一致的。通过这些方法,已经获得稳定的自花结实缺体小麦10种。
本课题因为是创新方面的研究,在1986年西安召开的第一届国际小麦染色体工程研讨会上,代表们一致认为此项工作大大地推动了小麦染色体工程研究的进展,为小麦染色体工程育种打下了基础。
(作者:钟冠昌,穆素梅)