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麦田的守望者

2004-05-13 来源:光明日报 作者:本报记者 邵文杰 我有话说

小麦是我国的第二大粮食作物,常年种植面积约4亿亩左右,年产量占全国粮食产量的22%。据测算,在提高单产的诸多因素中,良种因素占30%。但是,小麦的育种确实是一件十分辛苦的工作,而且周期较长。由中国农业科学院作物科学研究所刘秉华研究员率领的课题组,历经近10年努力完成的“矮败小麦创制与高效育种技术新

体系建立”研究项目,通过农业部主持的成果鉴定。鉴定认为该成果属国际首创,达到国际领先水平。

刘秉华告诉记者,矮败小麦不是一个具体的品种,而是一个育种工具,它就像一个良种加工厂、孵化器,育种材料通过它可以源源不断地培育出满足不同需求的新品种,实际上是为小麦育种研究提供了一个先进成熟的技术平台。

“太谷核不育小麦”吹响世界小麦育种新技术革命号角

事情的缘由要从30年前说起,山西省太谷县的农民技术员高忠丽 现任山西太谷县小麦所所长 ,在村里的小麦试验田里发现了一株雄花败育彻底、但能异交结实,后代遗传非常稳定分离为一半可育、一半不育的小麦。1979年,中国农科院著名的小麦遗传育种家邓景扬博士,在经过遗传学分析研究鉴定后,向世界宣布了一个重大的科学发现:这是一株世界上首次发现的,由一个显性雄性不育单基因控制的天然突变体小麦,在遗传学上和育种学上都是极为珍贵的材料。这株珍贵的小麦被命名为“太谷核不育小麦”。

太谷核不育小麦的发现和鉴定成果,为世界小麦育种理论和实践开辟了辉煌的道路。此后,在遗传基础理论、育种理论和方法,以及新品种选育等方面的科研攻关中,太谷核不育小麦的利用取得了一个又一个科研成果,一批优良品种在各地得到了大面积的推广应用。邓景扬先生为此获得了“劳力士雄才伟略国际大奖”。

中国农科院作物所研究员、博士生导师刘秉华先生,是继邓景扬先生科学鉴定成果之后,在太谷核不育小麦研究领域作出成果最多、最有贡献的科学家。20多年的潜心科研,终于获得矮败小麦的研制成功,极大地丰富和提高了太谷核不育小麦的科学价值和应用价值。这一重大科技创新成果,吹响了世界小麦育种新技术革命的号角。

上世纪80年代初,基因定位在国际上属上沿工作,国内刚刚起步。特别是小麦雄性不育基因定位不能用常规方法,国内外尚未进行此类基因定位的先例。刘秉华抱着一腔热血,并借自己深厚的遗传学功底,主动请战,要求承担基因定位任务。为了进行基因定位,他天天呆在阅览室,查阅国内外文献,翻译了国内外最新发表的论文,反复比较各种定位方法,它们都是根据后代外表性状的比例变化进行定位。刘秉华苦思冥想,每天脑子里都充满着如何进行基因定位,白天学习实验技术,晚上谋划定位方案。走路、吃饭都在想,利用常规的单体分析方法行不通该如何是好?一天,刘秉华在研究生集体宿舍靠窗的上铺上,两手交叉在脑后,两腿伸直,两脚盘起,两眼望着天花板,脑子里还在想基因定位问题。突然来了灵感,眼前一亮,路子通了,基因定位方法有了。为什么不用端体分析的方法?不妨试试,可以利用有关染色体的特殊行为进行分析,不仅解决了不育株只能做母本的问题,而且方法较单体分析更简便易行。急忙起来,把方案记了起来。在后来的实施过程中,他又进一步改进完善,形成了染色体定位、端体测验和端体分析一整套技术和方法,并成功地将不育基因定位在4D这条染色体短臂上,并测出具体的位点。

当时刘秉华很兴奋,彻夜未眠,第二天一早就赶到实验室,将这一好消息告诉了导师,导师将信将疑,前人没有用过的方法能行吗?虽然理论上可行,可是在短短的两年时间内,能完成吗?不少疑问挂在导师脸上,刘秉华坚决的表示,一定按时完成任务。

矮败小麦问世标志我国小麦育种技术获重大突破

研究过程是一段难忘的日子。1982年刘秉华对一个矮秆基因的定位提出自己的见解,为矮败小麦的诞生埋下了伏笔。基因定位以后,刘秉华在遗传界已是小有名气,中国遗传学会推荐为植物遗传委员会委员,谈家桢、吴兆苏等著名教授希望能读他们的博士研究生,他的研究结果作为大学教材给学生讲授,在国外留学的同学也为他联系出国事宜。出国留学、在国内读博士都是进一步充实自我,开阔眼界的好机会。然而刘秉华却认为自己的事业在国内,他要给太谷核不育小麦做一个标记性状,使它用起来更加方便有效。当时首选的标记性状是李振声院士的蓝粒小麦,期望能用种子颜色分出雄花的育性。经过大量试验和深入的分析。刘秉华认为两个目标基因之间相距较远,二者在一块的可能性很少。这项工作继续下去,很难有好的结果。刘秉华决定放弃这条途径,走自己的路,开拓新的研究领域。

抱着对未来更坚定的信念,刘秉华每天天一亮就到地里观察,几乎到了痴迷的程度,大约10点多钟,将记录的结果带到实验室与细胞学分析结果进行比对,下午又下地了,直到看不见才拖着疲惫的身影回家。又到了播种季节,将235粒种子精心撒向大地,他寄托着无限的希望,这些年的苦辣酸甜酝酿的将是最甜蜜的果实。经过漫长的等待,见分晓的时刻终于来临,在235株中只分离出两种表现型,即矮秆不育株和非矮秆可育株,两种类型的株高区别非常明显。为了进一步确定以上结果的稳定性,下一年继续给矮秆不育株授粉又分离出一半矮秆不育株和一半高秆可育株,刘秉华欣喜若狂,终于功夫不负有心人,得到了具有矮秆基因标记的太谷核不育小麦――矮败小麦。

矮败小麦接受其他品种花粉后,其下一代的矮秆株为雄性不育,非矮秆株为雄性可育,二者极易辨认;且雄性败育彻底,不育性稳定,异交结实率高,是开展轮回选择育种的理想工具。矮败小麦的问世是小麦遗传育种史上重要的里程碑,它标志着我国小麦育种技术获重大突破。

刘秉华心底明白,矮败小麦的深入研究和广泛应用必将引起小麦育种方法的革命性变化,并暗下决定:要用自己的智慧和汗水迎接这一天的到来。成不骄,败不馁。在成绩面前刘秉华坦然面对,保持冷静的头脑,前面的路还很长,经费短缺,困难不少,但他以其特有的儒家风范,投入了更紧张繁忙的工作之中。

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