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為中國稻添“中國芯”

2022-07-22 22:57張建
風(fēng)流一代·青春 2022年7期
關(guān)鍵詞:中國芯稻瘟病種質(zhì)

張建

如果不說肖寧的職務(wù),僅從在水稻試驗(yàn)田工作時(shí)的穿著打扮來看,他與普通的莊稼人無異,播種、插秧、田間觀察、收割……經(jīng)常起早貪黑。

5月下旬,他又在試驗(yàn)田里播下新篩選的水稻種子,開始了新一年的忙碌。

肖寧是江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所水稻研究室主任(以下簡稱研究所),身材魁梧,臉龐黝黑。每年,大多數(shù)時(shí)間他都“泡”在田間地頭和實(shí)驗(yàn)室,圍繞水稻育種開展科研攻關(guān)。

十多年來,圍繞長江中下游地區(qū)水稻生產(chǎn)存在的稻瘟病頻發(fā)、廣譜穗瘟抗性種質(zhì)資源稀缺等問題,雜交水稻親本種質(zhì)資源匱乏這樣的“卡脖子”難題,肖寧埋頭苦干,先后育成高產(chǎn)抗病水稻新品種∕不育系12個(gè),累計(jì)應(yīng)用面積超千萬畝。

水稻良種是水稻產(chǎn)業(yè)的“芯片”。選出一顆好種子,為中國稻添“中國芯”,讓老百姓的糧倉里盛滿健康、優(yōu)質(zhì)的大米,始終是肖寧堅(jiān)守的奮斗目標(biāo)。

考驗(yàn)體力,更考驗(yàn)?zāi)X力

用詼諧一點(diǎn)的話說,肖寧做水稻育種工作應(yīng)該屬于“半路出家”。

在淮海工學(xué)院(現(xiàn)為江蘇海洋大學(xué))讀書期間,他學(xué)的是工科,跟水稻育種基本不沾邊。本科畢業(yè),他打算回老家揚(yáng)州,就報(bào)考了揚(yáng)州大學(xué)遺傳學(xué)專業(yè)的碩士研究生。

讀研期間,學(xué)校里有一畝左右的試驗(yàn)田,得自己去種,之后再做試驗(yàn)、收集種子,完成專業(yè)所需,算是跟育種工作有了初步的交集。

但是,在學(xué)校里,肖寧并沒有接觸水稻的栽培、種植、生長等知識(shí)。

研究生畢業(yè)求職時(shí),肖寧應(yīng)聘了研究所的工作。研究所在領(lǐng)域內(nèi)的名聲令他向往,“研究所育成的‘揚(yáng)稻6號(hào)’是歷史上全國兩系雜交稻應(yīng)用面積最大的恢復(fù)系,不論是水稻育種還是小麥育種,研究所在全國的名氣都很大。”

工作起步階段,肖寧首先得沖破專業(yè)限制,迎接一個(gè)又一個(gè)挑戰(zhàn)。

他得從頭學(xué)習(xí)水稻的育種、栽培、種植,還有傳統(tǒng)的遺傳育種、植物生理、水稻生理這些專業(yè)知識(shí),他說:“剛開始不太適應(yīng),有一點(diǎn)難。”

不過,困難是可以克服的。

憑借讀研期間學(xué)習(xí)遺傳學(xué)打下的基礎(chǔ),他一邊自學(xué),一邊向研究所里的前輩請(qǐng)教,有時(shí)候還會(huì)去揚(yáng)州大學(xué)聽課,慢慢積累工作所需的相關(guān)技能。

育種工作跟肖寧想象中的場景相去甚遠(yuǎn)。

他說:“以前在電視上看到,育種工作者都是穿著白大褂在實(shí)驗(yàn)室里做實(shí)驗(yàn),或者去試驗(yàn)田里看一下,回來繼續(xù)研究,一直以為這份工作大部分是在室內(nèi)完成的?!?/p>

等他真正搞育種的時(shí)候才發(fā)現(xiàn),在室內(nèi)工作的想法有點(diǎn)“奢侈”。大量的工作是在戶外、在田間地頭完成的,在田里待的時(shí)間很長,完全靠育種的基本功和觀察能力,分辨哪些品種好,哪些種子不好;為什么好,為什么不好,得用腦子記下來,或者記在本子上。

肖寧的工作常態(tài)就是在水稻試驗(yàn)田里“轉(zhuǎn)悠”,“每天我們都要花費(fèi)大量的時(shí)間在田里進(jìn)行觀察、篩選,要一塊一塊、一株一株地看。”

戶外工作,烈日炙烤,蚊蟲纏身。

“轉(zhuǎn)悠”的目的,主要是看水稻品種的改良性狀。比如有些種子稻瘟病抗性差,或者產(chǎn)量低和品質(zhì)差,育種工作者就要設(shè)計(jì)改良技術(shù)路線。

這就涉及育種工作的“頂層設(shè)計(jì)”。

育種,就是在現(xiàn)有種子的基礎(chǔ)上進(jìn)行改良,讓它們變得產(chǎn)量更高、品質(zhì)更優(yōu)、抗病性更強(qiáng)等,但是育種工作周期長、難度大、失敗率高。

實(shí)現(xiàn)品種改良的技術(shù)路線設(shè)計(jì)要反復(fù)推敲,搞育種,思路要清晰,要想清楚為什么做品種改良,選育的目標(biāo)是什么。之后才能著手開展實(shí)際的改良工作。通過改良之后,要花幾年的時(shí)間不間斷地觀察,每一個(gè)選定世代的性狀,是否達(dá)到了最初設(shè)定的目的。

一個(gè)新品種的選育,從育種工作者萌發(fā)想法、選擇相關(guān)材料、做實(shí)驗(yàn)培育,到性狀符合預(yù)期、沒有任何性狀分離,路途才走過一半。之后,選出的種子還要再參加試驗(yàn),品種得通過權(quán)威部門的審定。想育成一個(gè)合格的、可以大面積推廣種植的品種,差不多得9~10年才行。

“育種,考驗(yàn)育種工作者的體力,更考驗(yàn)?zāi)X力,兩者得結(jié)合起來,離開哪個(gè)都不行?!毙幷f。

種千頃稻,只求一棵苗

關(guān)于水稻品種的優(yōu)劣,種質(zhì)資源是最重要的。有好的種質(zhì)資源,才能選育出優(yōu)良的品種。

肖寧把育種的過程比喻為“種千頃稻,只求一棵苗”,千辛萬苦,只為把最好的那棵苗挑選出來。

“揚(yáng)稻6號(hào)”就是研究所育成的兩系雜交秈稻恢復(fù)系,是響當(dāng)當(dāng)?shù)慕鹱终信疲N植范圍覆蓋長江中下游地區(qū),如湖北、安徽、湖南、河南部分地區(qū)。

長江中下游地區(qū)雜交秈稻生產(chǎn)面臨的難題是稻瘟病頻發(fā)和廣譜穗瘟抗性種質(zhì)資源(指抗病性比較好的品種)稀缺。

稻瘟病被稱為水稻的“癌癥”,國內(nèi)、國際水稻產(chǎn)區(qū)均有發(fā)生,根據(jù)危害部位不同,可形成苗瘟、葉瘟、節(jié)瘟、穗頸瘟和谷粒瘟等病害。其中,穗瘟一旦發(fā)生,會(huì)直接影響水稻產(chǎn)量。歷史上,因穗瘟嚴(yán)重發(fā)生導(dǎo)致大面積減產(chǎn)甚至絕收的情況時(shí)有發(fā)生。

另外,如果水稻品種稻瘟病抗性弱,在生產(chǎn)上,要大量使用農(nóng)藥,農(nóng)藥用多了,可能會(huì)導(dǎo)致稻谷的農(nóng)藥殘留過高,危害食品安全。

國內(nèi)、國際有很多關(guān)于廣譜稻瘟病抗性的研究成果,稻瘟病的抗性基因也很多,但是沒有進(jìn)行過系統(tǒng)的穗瘟抗性育種價(jià)值評(píng)價(jià)。在經(jīng)單背景抗性評(píng)價(jià)和穗瘟抗譜分析后,肖寧和團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),那些研究成果中,僅有1~2個(gè)基因具有廣譜穗瘟抗性。

在此基礎(chǔ)上,肖寧和團(tuán)隊(duì)對(duì)抗病性進(jìn)行針對(duì)性的改良,創(chuàng)造一些抗病的核心種質(zhì)。利用創(chuàng)造出來的核心種質(zhì),再選育一些廣譜稻瘟病抗性品種。

針對(duì)江蘇優(yōu)良食味粳稻稻瘟病抗性偏弱的問題,研究所重點(diǎn)選育了一個(gè)粳稻品種“金香玉1號(hào)”。

為確保新品種的安全、可靠,肖寧會(huì)連續(xù)幾年將新品種放在自然病譜區(qū)間內(nèi),不打農(nóng)藥、不防治,讓新品種自然生長、自然患病,以檢驗(yàn)其抗病性。

選育的抗病新品種,一方面要保證糧食穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn);另一方面,農(nóng)戶種植時(shí),可以減少農(nóng)藥的使用,節(jié)約成本,利于大面積推廣。

但是,“金香玉1號(hào)”是面向江蘇種植的常規(guī)粳稻品種,跟面向長江中下游地區(qū)的雜交秈稻品種是不一樣的。

雜交秈稻生產(chǎn)還面臨“卡脖子”難題——親本種質(zhì)資源匱乏。

雖然“揚(yáng)稻6號(hào)”名聲在外,但它是全國兩系雜交秈稻恢復(fù)系,是父本,形象地說就是“爸爸”。雜交稻是“爸爸”“媽媽”結(jié)合之后“生”的小孩,想“生”小孩,還需要不育系種質(zhì)資源作為母本,即“媽媽”,但是,能配組的“媽媽”很少。

為攻克這個(gè)難題,肖寧提出一個(gè)探索性的想法——能否利用“揚(yáng)稻6號(hào)”培育出新型不育系?

在前輩育種專家指導(dǎo)下,肖寧利用“揚(yáng)稻6號(hào)”、抗病核心種質(zhì)資源為親本,經(jīng)過不懈努力,成功育成“揚(yáng)秈9A”“緣88S”等系列抗稻瘟病優(yōu)質(zhì)不育系。

此舉為雜交秈稻配組提供了更多可能。有了新型母本,就可以配組國內(nèi)外不同類型的父本,如廣東、華南的恢復(fù)系種質(zhì)資源,菲律賓、印度等國的恢復(fù)系種質(zhì)資源。肖寧介紹:“這種配組模式在之前長江中下游地區(qū)的雜交稻品種中是很少的?!?/p>

選育“揚(yáng)秈9A”時(shí),肖寧還將優(yōu)異的耐熱基因?qū)肫渲?。“揚(yáng)秈9A”不僅實(shí)現(xiàn)了種質(zhì)資源的突破,配組模式更寬,在抗稻瘟病和耐高溫方面也有進(jìn)一步的提升。利用“揚(yáng)秈9A”,他又培育出了高產(chǎn)抗病廣適性雜交秈稻品種“揚(yáng)秈優(yōu)919”,該品種入選2020年度中國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部十大新產(chǎn)品。

十多年來,肖寧先后育成高產(chǎn)抗病水稻新品種∕不育系12個(gè),“揚(yáng)秈9A”“緣兩優(yōu)968”被國內(nèi)種業(yè)巨頭隆平高科、金色農(nóng)華等獨(dú)家經(jīng)營,實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量成果的高價(jià)值轉(zhuǎn)讓。

2021年,肖寧研發(fā)的成果文章《平衡抗病高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的分子設(shè)計(jì)育種策略》發(fā)表在國際基因組學(xué)著名期刊《Genome Biology》上,被《Nature》子刊高度評(píng)價(jià)為“填補(bǔ)基因組學(xué)與育種應(yīng)用的空白”。

播種希望,收獲希望

海南一粒粟,牽系中國糧。

每年冬季,來自全國20多個(gè)省份、數(shù)百家科研單位和種子企業(yè)的數(shù)千名科技人員如候鳥一般來到海南島的南繁基地,利用這里的優(yōu)越條件和豐富的熱帶種質(zhì)資源,開展作物種子繁育、制種、加代、鑒定等科研活動(dòng)。

肖寧也不例外。參加工作的第一年,他就被派到南繁基地,一待就是半年。到今年,他已經(jīng)參加了十三次“南繁”工作。

研究所在三亞市海棠區(qū)椰林村的南繁基地有近50畝試驗(yàn)田,為提高工作效率,肖寧經(jīng)常天剛亮就出門,天黑才回家;白天“泡”在田間,晚上寫材料。

除了育種,肖寧另一項(xiàng)重要的工作是和同行交流,通過交流了解同行的工作進(jìn)度。同時(shí),根據(jù)交流得來的信息,再結(jié)合手頭的工作,及時(shí)調(diào)整相關(guān)計(jì)劃或進(jìn)度。同行已經(jīng)做的,他要做得更快;同行沒做的、又是工作需要的,一定要花大力氣盡早攻克。

肖寧說,育種不能閉門造車。育種是面向生產(chǎn)的,實(shí)用性非常強(qiáng),選育的種子如果沒有應(yīng)用價(jià)值,花那么長時(shí)間培育的成果根本就無法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化。

種子本身還具備商業(yè)屬性,育種工作者得有商業(yè)思維。選育出新品種后,得跟種子企業(yè)合作推廣。有的新品種在推廣過程中會(huì)遇到各種各樣的問題,這些問題需要協(xié)作解決,如果不解決,新品種很可能推不出去?!皳P(yáng)兩優(yōu)6號(hào)”在推廣初期也遇到很多問題,經(jīng)過和種業(yè)公司不斷磨合,最后,這個(gè)品種居然成就了一家種業(yè)公司,在業(yè)界傳為美談。

風(fēng)吹日曬,早出晚歸,育種工作雖然辛苦,但在肖寧看來,每一年、每一季,播種的都是希望,最后收獲的也是希望,帶著希望去做育種工作,未來生機(jī)無限。

“希望”這個(gè)抽象的字眼已經(jīng)超越一切,源源不斷地為肖寧提供奮進(jìn)的動(dòng)力。

作為育種骨干,肖寧已經(jīng)開始培養(yǎng)有志于育種工作的“新鮮血液”。

他要培養(yǎng)新人發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力,看看他們是否對(duì)生產(chǎn)一線有所了解,督促他們到生產(chǎn)一線去,了解生產(chǎn)一線需要解決什么問題。

生產(chǎn)一線可以鍛煉他們敏銳的觀察力,掌握關(guān)于水稻生產(chǎn)重要的動(dòng)態(tài)信息。而觀察的結(jié)果,可能就蘊(yùn)含以后的科研方向。

另外一個(gè)方面就是圍繞重大發(fā)現(xiàn)和生產(chǎn)需求,考察新人能不能提出完善的解決方案。

肖寧反復(fù)強(qiáng)調(diào),做育種工作,最大的難題是清晰的目標(biāo)定位。做品種改良、設(shè)計(jì)技術(shù)路線時(shí),育種工作者的想法、初衷是不是來自生產(chǎn)一線存在的重大問題,或者是限制品種推廣的“卡脖子”難題,這個(gè)很重要。針對(duì)這些問題,再去找對(duì)應(yīng)的種質(zhì)資源,通過先進(jìn)育種技術(shù)的應(yīng)用,加快品種選育速度。

還有關(guān)于毅力的考驗(yàn)。無論是種質(zhì)創(chuàng)新還是品種選育,周期都很長,作為科研人員,能否坐得住冷板凳,是否有持之以恒的精神很關(guān)鍵。

他說:“‘兩彈一星’和‘載人航天’就是生動(dòng)的例子,其背后是自立自強(qiáng)、艱苦奮斗的精神寫照。無數(shù)科研工作者默默奉獻(xiàn)、甘當(dāng)人梯,才能實(shí)現(xiàn)重大戰(zhàn)略工程從無到有、由弱到強(qiáng)的突破,農(nóng)業(yè)其實(shí)也是這樣。”

肖寧為后來的育種“新兵”們提供了成長的模板:把目標(biāo)定好,之后圍繞目標(biāo)艱苦奮斗,不怕失敗,一步一個(gè)腳印奮力前行。

對(duì)話

《風(fēng)流一代》:還記得第一次去南繁基地的情景嗎?

肖寧:記得很清楚。那是我第一次離開家過春節(jié),在海南的南繁基地待了整整半年。到了最后的一兩個(gè)月,每天都是掰著手指頭數(shù)日子,真的是太想家了。雖然和在揚(yáng)州的工作流程、工作內(nèi)容差不多,但由于時(shí)間緊、人手少,有時(shí)候一個(gè)人要做兩個(gè)人的工作,在南繁基地比在揚(yáng)州更辛苦。

《風(fēng)流一代》:你是否還要到一線去指導(dǎo)農(nóng)戶的生產(chǎn)?

肖寧:會(huì)去一線。我是揚(yáng)州邗江區(qū)、廣陵區(qū)首批“三農(nóng)科技指導(dǎo)員”,要通過實(shí)地了解農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營情況,免費(fèi)為農(nóng)民提供技術(shù)培訓(xùn),推薦種田大戶通過種植抗病品種減少農(nóng)藥使用、少施底肥等系列措施,在保障產(chǎn)量的前提下,節(jié)約成本投入,實(shí)現(xiàn)水稻綠色生產(chǎn)。

《風(fēng)流一代》:育種工作會(huì)不會(huì)受到新冠肺炎疫情影響?如何統(tǒng)籌疫情防控和育種工作?

肖寧:會(huì)受影響。2021年夏天,揚(yáng)州受到新冠肺炎疫情侵襲,科研工作受到嚴(yán)重影響。在這種情況下,我一方面組織落實(shí)好疫情防控工作,嚴(yán)防管理漏洞,妥善安排好被隔離的科研基地人員的生活和工作;另一方面持續(xù)抓細(xì)抓實(shí)工作計(jì)劃,圍繞重點(diǎn)科研目標(biāo),協(xié)調(diào)試驗(yàn)、人員安排,加班加點(diǎn)確保國家、省級(jí)重點(diǎn)科研項(xiàng)目的進(jìn)度,完成各級(jí)科研項(xiàng)目申報(bào),盡可能減少了疫情對(duì)科研工作帶來的沖擊。

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