作者:本刊记者 刘 佳 来源:科学中国人 发布时间:2013-03-01
扎根中原不畏苦
生长于湖北农村的喻树迅从小勤奋刻苦,1979年以优异的成绩毕业于华中农业大学农学系遗传育种专业,被分配到中国农科院棉花研究所。不过当时这个国家级的研究所却建在中原大地上一个普通的村庄里,研究所的条件非常简陋,喻树迅所住的房子还是大跃进时期农业部在中棉所办干部培训班时盖成的,不但寒冷潮湿,老鼠还在墙中筑窝。后来一家人分到两间房子,大房间12平方米,小房间8平方米,中间5平方米的走廊就是厨房,这一住就是七八年,到搬家时屋里的家具都烂了。
而对于喻树迅来说,这些苦似乎不算什么,因为他的心完全放在了棉花的培育上,在他眼中,棉花就是他的孩子。同事们也说,平时话不多的他只要提起棉花便会滔滔不绝;看到棉花,腿就走不动了,经常不管晴雨天的泡在田地里观察棉花的性状。“当他沉醉于其中时,外界发生的事情都无法干扰他。”一位同事说。
“作为农业科研工作者,就是要做农业先进生产力的代表,就是要为广大农民的最根本利益服务,培育优良的作物品种就是实现这两个目标的一条途径。”喻树迅自己说。
就是在这样艰苦的条件下,喻树迅和同事们并肩奋斗,科研硕果频出,多年来由该所培育的棉花品种已达到几十种,其推广面积最高时竟占到全国棉花种植面积的多半。
谱写棉花“创新曲”
来到中棉所后喻树迅就快速地投入到棉花的培育改良中,三十多年来,他的课题组在棉花育种上不断改良“进化”,大大促进了我国棉花的生产,带来了巨大的经济效益和物质丰富。
创新第一步:区域性划分
中国幅员辽阔,气候差异大,但早年在棉花种植耕种上还比较单一。因此根据我国不同棉区气候特点、生产水平、种植习惯,喻树迅和同事们一起在多个省的早熟棉区进行实地考察,收集国内外种质资源,经过几年努力,首次提出短季棉生态区的划分和不同生态区亲本的利用方法,将我国短季棉品种划分为三种主要生态类型:北部特早熟生态型、黄河流域生态型、长江流域生态型。短季棉品种的区域性划分为我国短季棉区域合理种植和耕作制度改革打下了坚实的基础,并延续至今。
创新第二步:粮棉两熟
80年代初期,黄河流域棉区不仅是棉花主产区,同时也是粮食主产区,随着“人增地减”和农业生产的发展,粮棉争地矛盾日益突出,粮棉两熟耕种势在必行。针对当时主栽品种黑山棉1号生育期长、不抗病等突出问题,喻树迅和大家一起进行短季棉育种攻关,研究短季棉的早熟特性,总结出短季棉早熟指示性状,发现蕾期脱落率低、果枝始生节位低、遗传力高的品种,选育出早熟性好、生育期115天、适合耕作改制需求的短季棉新品种中棉所10号。该品种经推广应用,开创了培育适合麦棉两熟早熟棉花新品种的先河,缓解了粮棉争地矛盾,推动了黄河流域棉区耕作制度改革的快速发展,成为黄河流域和长江流域棉区麦(油)棉两熟栽培的主要短季棉品种,在北部特早熟棉区迅速推广,年最大推广面积80余万公顷。
创新第三步:抗病
80年代后期,我国棉田枯、黄萎病严重发生,致使部分棉田不能植棉,而抗病性与早熟、高产呈遗传负相关,国内外一直未突破此遗传障碍。喻树迅运用早熟指示性状高效选择方法,通过数量性状遗传分析明确了早熟性状受主效基因控制,以第一果枝始节和脱落率作为指示性状,选育出抗病、优质、早熟、高产的中棉所16,克服了早熟与抗病、高产等性状遗传的矛盾,年推广面积100.5万公顷,极大地推动了我国黄淮海棉区麦棉两熟制的发展,实现粮棉双丰收。该成果1995年获国家科技进步一等奖。
创新第四步:抗早衰
同时,在短季棉育种中,喻树迅发现棉花的早熟性是短季棉最主要的性状,但早熟往往伴随早衰,严重影响短季棉品种的产量和品质。为此他特地到北京大学学习人体抗衰老学,借鉴人体衰老的理论研究短季棉不早衰机理,通过对短季棉品种抗氧化系统酶活性研究发现,提出了从亲本到后代的生化标记辅助选择育种技术,有效地缓解了早熟早衰的遗传负相关,育成了早熟不早衰、丰产、优质、抗病的系列短季棉品种中棉所24和中棉所27以及中棉所36,生育期为110天,霜前花率90%以上,实现了短季棉早熟、产量、抗病的三大突破,累计推广201万公顷。该成果2004年获得国家科技进步二等奖。
创新第五步:低酚棉
棉株全身是宝,陆地棉的棉仁中含有40%左右的蛋白质和35%以上的脂肪,但一般棉花种仁中含有较高的棉酚及其衍生物,人以及一些动物食用后,便会产生中毒的现象;棉油脱毒精炼后可食用,但榨油后的棉籽饼只能作肥料,影响了棉籽蛋白的综合利用。喻树迅分析发现,低酚性状受6对隐性基因控制,难于纯合,很容易通过昆虫、风媒串粉,造成混杂退化,影响低酚棉的综合利用。为解决这一难题,他采用多代自交有利隐性基因纯合的方法与选择雌蕊柱头短、雄蕊长且早散粉的生物性状相结合,对后代进行选择,使g12g12g13g13两对主效隐性纯合基因稳定遗传,育成中棉所18、中棉所20,其纯度可达99%,棉酚含量低微,该品种生育期110天,既适于黄淮棉区麦棉两熟,也适于西北内陆棉区作一熟春棉,累计推广100万公顷,成为我国低酚棉历史上推广面积最大的品种。该成果1999年获国家科技进步二等奖。
创新第六步:转基因抗虫
90年代,一场毁灭性的棉铃虫灾害使我国的棉花产业濒临绝境,棉铃虫的繁殖力惊人,且难以防治,致使棉田大量减产,两三年期间我国的棉花种植面积从667万公顷锐减到400万公顷,国家与棉农的经济损失超过400亿元,纺织工业停顿、出口创汇大幅缩水,全国棉花产业面临极大困难。此时,美国转Bt基因抗虫棉乘势而入,欲占领中国抗虫棉品种市场。喻树迅看在眼里,作为中国的棉花育种专家,以高度的民族责任感,带领棉花育种团队应用中国农业科学院专家制备的抗虫基因,研发成功第一批转基因抗虫棉品种,使我国成为继美国之后世界上第二个拥有自主知识产权的转基因抗虫棉国家。2005年又育成双价转基因抗虫短季棉中棉所50,至此,短季棉育种在熟性和抗虫性方面又步入了一个新阶段,为我国自主培育的抗虫棉发展起到了促进作用。
创新第七步:分子育种
作为农业先进生产力的代表,喻树迅是不断向前奋进的。作为2004-2009年和2010-2014年两轮“973”项目的首席科学家,他一刻也不放松,在进行棉花纤维品质功能基因组学研究的同时,2007年启动了中美棉花基因组测序,开展了TM-1第12号和26号染色体400个BAC的测序工作,预测到纤维发育、开花及色素以及抗性等2061个基因,该研究为四倍体陆地棉全基因组测序奠定了坚实的基础。通过分子改良,可使棉纤维长度和强力提高1~2个单位,纤维长度达33毫米以上,比强度最高达44cn/tex以上(推广品种纤维长度29毫米,比强度30cn/tex),并在产量方面取得重大突破。
就像人们所称的“育种魔术师”一样,喻树迅不断地用自己的智慧在棉花育种中寻找突破和探索神奇,2011年,他凭着对我国农业生产的巨大贡献当选为中国工程院院士,成为真真正正的一位从棉花田里走出的院士。今天,在这片祖国的热土上,喻树迅还将继续耕耘——因为前方还有更多挑战等待他胜过。
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