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为中国稻添“中国芯”

2022-07-22张建

风流一代·青春 2022年7期
关键词:中国芯稻瘟病种质

张建

如果不说肖宁的职务,仅从在水稻试验田工作时的穿着打扮来看,他与普通的庄稼人无异,播种、插秧、田间观察、收割……经常起早贪黑。

5月下旬,他又在试验田里播下新筛选的水稻种子,开始了新一年的忙碌。

肖宁是江苏里下河地区农业科学研究所水稻研究室主任(以下简称研究所),身材魁梧,脸庞黝黑。每年,大多数时间他都“泡”在田间地头和实验室,围绕水稻育种开展科研攻关。

十多年来,围绕长江中下游地区水稻生产存在的稻瘟病频发、广谱穗瘟抗性种质资源稀缺等问题,杂交水稻亲本种质资源匮乏这样的“卡脖子”难题,肖宁埋头苦干,先后育成高产抗病水稻新品种∕不育系12个,累计应用面积超千万亩。

水稻良种是水稻产业的“芯片”。选出一颗好种子,为中国稻添“中国芯”,让老百姓的粮仓里盛满健康、优质的大米,始终是肖宁坚守的奋斗目标。

考验体力,更考验脑力

用诙谐一点的话说,肖宁做水稻育种工作应该属于“半路出家”。

在淮海工学院(现为江苏海洋大学)读书期间,他学的是工科,跟水稻育种基本不沾边。本科毕业,他打算回老家扬州,就报考了扬州大学遗传学专业的硕士研究生。

读研期间,学校里有一亩左右的试验田,得自己去种,之后再做试验、收集种子,完成专业所需,算是跟育种工作有了初步的交集。

但是,在学校里,肖宁并没有接触水稻的栽培、种植、生长等知识。

研究生毕业求职时,肖宁应聘了研究所的工作。研究所在领域内的名声令他向往,“研究所育成的‘扬稻6号’是历史上全国两系杂交稻应用面积最大的恢复系,不论是水稻育种还是小麦育种,研究所在全国的名气都很大。”

工作起步阶段,肖宁首先得冲破专业限制,迎接一个又一个挑战。

他得从头学习水稻的育种、栽培、种植,还有传统的遗传育种、植物生理、水稻生理这些专业知识,他说:“刚开始不太适应,有一点难。”

不过,困难是可以克服的。

凭借读研期间学习遗传学打下的基础,他一边自学,一边向研究所里的前辈请教,有时候还会去扬州大学听课,慢慢积累工作所需的相关技能。

育种工作跟肖宁想象中的场景相去甚远。

他说:“以前在电视上看到,育种工作者都是穿着白大褂在实验室里做实验,或者去试验田里看一下,回来继续研究,一直以为这份工作大部分是在室内完成的。”

等他真正搞育种的时候才发现,在室内工作的想法有点“奢侈”。大量的工作是在户外、在田间地头完成的,在田里待的时间很长,完全靠育种的基本功和观察能力,分辨哪些品种好,哪些种子不好;为什么好,为什么不好,得用脑子记下来,或者记在本子上。

肖宁的工作常态就是在水稻试验田里“转悠”,“每天我们都要花费大量的时间在田里进行观察、筛选,要一块一块、一株一株地看。”

户外工作,烈日炙烤,蚊虫缠身。

“转悠”的目的,主要是看水稻品种的改良性状。比如有些种子稻瘟病抗性差,或者产量低和品质差,育种工作者就要设计改良技术路线。

这就涉及育种工作的“顶层设计”。

育种,就是在现有种子的基础上进行改良,让它们变得产量更高、品质更优、抗病性更强等,但是育种工作周期长、难度大、失败率高。

实现品种改良的技术路线设计要反复推敲,搞育种,思路要清晰,要想清楚为什么做品种改良,选育的目标是什么。之后才能着手开展实际的改良工作。通过改良之后,要花几年的时间不间断地观察,每一个选定世代的性状,是否达到了最初设定的目的。

一个新品种的选育,从育种工作者萌发想法、选择相关材料、做实验培育,到性状符合预期、没有任何性状分离,路途才走过一半。之后,选出的种子还要再参加试验,品种得通过权威部门的审定。想育成一个合格的、可以大面积推广种植的品种,差不多得9~10年才行。

“育種,考验育种工作者的体力,更考验脑力,两者得结合起来,离开哪个都不行。”肖宁说。

种千顷稻,只求一棵苗

关于水稻品种的优劣,种质资源是最重要的。有好的种质资源,才能选育出优良的品种。

肖宁把育种的过程比喻为“种千顷稻,只求一棵苗”,千辛万苦,只为把最好的那棵苗挑选出来。

“扬稻6号”就是研究所育成的两系杂交籼稻恢复系,是响当当的金字招牌,种植范围覆盖长江中下游地区,如湖北、安徽、湖南、河南部分地区。

长江中下游地区杂交籼稻生产面临的难题是稻瘟病频发和广谱穗瘟抗性种质资源(指抗病性比较好的品种)稀缺。

稻瘟病被称为水稻的“癌症”,国内、国际水稻产区均有发生,根据危害部位不同,可形成苗瘟、叶瘟、节瘟、穗颈瘟和谷粒瘟等病害。其中,穗瘟一旦发生,会直接影响水稻产量。历史上,因穗瘟严重发生导致大面积减产甚至绝收的情况时有发生。

另外,如果水稻品种稻瘟病抗性弱,在生产上,要大量使用农药,农药用多了,可能会导致稻谷的农药残留过高,危害食品安全。

国内、国际有很多关于广谱稻瘟病抗性的研究成果,稻瘟病的抗性基因也很多,但是没有进行过系统的穗瘟抗性育种价值评价。在经单背景抗性评价和穗瘟抗谱分析后,肖宁和团队发现,那些研究成果中,仅有1~2个基因具有广谱穗瘟抗性。

在此基础上,肖宁和团队对抗病性进行针对性的改良,创造一些抗病的核心种质。利用创造出来的核心种质,再选育一些广谱稻瘟病抗性品种。

针对江苏优良食味粳稻稻瘟病抗性偏弱的问题,研究所重点选育了一个粳稻品种“金香玉1号”。

为确保新品种的安全、可靠,肖宁会连续几年将新品种放在自然病谱区间内,不打农药、不防治,让新品种自然生长、自然患病,以检验其抗病性。

选育的抗病新品种,一方面要保证粮食稳产、增产;另一方面,农户种植时,可以减少农药的使用,节约成本,利于大面积推广。

但是,“金香玉1号”是面向江苏种植的常规粳稻品种,跟面向长江中下游地区的杂交籼稻品种是不一样的。

杂交籼稻生产还面临“卡脖子”难题——亲本种质资源匮乏。

虽然“扬稻6号”名声在外,但它是全国两系杂交籼稻恢复系,是父本,形象地说就是“爸爸”。杂交稻是“爸爸”“妈妈”结合之后“生”的小孩,想“生”小孩,还需要不育系种质资源作为母本,即“妈妈”,但是,能配组的“妈妈”很少。

为攻克这个难题,肖宁提出一个探索性的想法——能否利用“扬稻6号”培育出新型不育系?

在前辈育种专家指导下,肖宁利用“扬稻6号”、抗病核心种质资源为亲本,经过不懈努力,成功育成“扬籼9A”“缘88S”等系列抗稻瘟病优质不育系。

此举为杂交籼稻配组提供了更多可能。有了新型母本,就可以配组国内外不同类型的父本,如广东、华南的恢复系种质资源,菲律宾、印度等国的恢复系种质资源。肖宁介绍:“这种配组模式在之前长江中下游地区的杂交稻品种中是很少的。”

选育“扬籼9A”时,肖宁还将优异的耐热基因导入其中。“扬籼9A”不仅实现了种质资源的突破,配组模式更宽,在抗稻瘟病和耐高温方面也有进一步的提升。利用“扬籼9A”,他又培育出了高产抗病广适性杂交籼稻品种“扬籼优919”,该品种入选2020年度中国农业农村部十大新产品。

十多年来,肖宁先后育成高产抗病水稻新品种∕不育系12个,“扬籼9A”“缘两优968”被国内种业巨头隆平高科、金色农华等独家经营,实现了高质量成果的高价值转让。

2021年,肖宁研发的成果文章《平衡抗病高产优质的分子设计育种策略》发表在国际基因组学著名期刊《Genome Biology》上,被《Nature》子刊高度评价为“填补基因组学与育种应用的空白”。

播种希望,收获希望

海南一粒粟,牽系中国粮。

每年冬季,来自全国20多个省份、数百家科研单位和种子企业的数千名科技人员如候鸟一般来到海南岛的南繁基地,利用这里的优越条件和丰富的热带种质资源,开展作物种子繁育、制种、加代、鉴定等科研活动。

肖宁也不例外。参加工作的第一年,他就被派到南繁基地,一待就是半年。到今年,他已经参加了十三次“南繁”工作。

研究所在三亚市海棠区椰林村的南繁基地有近50亩试验田,为提高工作效率,肖宁经常天刚亮就出门,天黑才回家;白天“泡”在田间,晚上写材料。

除了育种,肖宁另一项重要的工作是和同行交流,通过交流了解同行的工作进度。同时,根据交流得来的信息,再结合手头的工作,及时调整相关计划或进度。同行已经做的,他要做得更快;同行没做的、又是工作需要的,一定要花大力气尽早攻克。

肖宁说,育种不能闭门造车。育种是面向生产的,实用性非常强,选育的种子如果没有应用价值,花那么长时间培育的成果根本就无法实现转化。

种子本身还具备商业属性,育种工作者得有商业思维。选育出新品种后,得跟种子企业合作推广。有的新品种在推广过程中会遇到各种各样的问题,这些问题需要协作解决,如果不解决,新品种很可能推不出去。“扬两优6号”在推广初期也遇到很多问题,经过和种业公司不断磨合,最后,这个品种居然成就了一家种业公司,在业界传为美谈。

风吹日晒,早出晚归,育种工作虽然辛苦,但在肖宁看来,每一年、每一季,播种的都是希望,最后收获的也是希望,带着希望去做育种工作,未来生机无限。

“希望”这个抽象的字眼已经超越一切,源源不断地为肖宁提供奋进的动力。

作为育种骨干,肖宁已经开始培养有志于育种工作的“新鲜血液”。

他要培养新人发现问题、解决问题的能力,看看他们是否对生产一线有所了解,督促他们到生产一线去,了解生产一线需要解决什么问题。

生产一线可以锻炼他们敏锐的观察力,掌握关于水稻生产重要的动态信息。而观察的结果,可能就蕴含以后的科研方向。

另外一个方面就是围绕重大发现和生产需求,考察新人能不能提出完善的解决方案。

肖宁反复强调,做育种工作,最大的难题是清晰的目标定位。做品种改良、设计技术路线时,育种工作者的想法、初衷是不是来自生产一线存在的重大问题,或者是限制品种推广的“卡脖子”难题,这个很重要。针对这些问题,再去找对应的种质资源,通过先进育种技术的应用,加快品种选育速度。

还有关于毅力的考验。无论是种质创新还是品种选育,周期都很长,作为科研人员,能否坐得住冷板凳,是否有持之以恒的精神很关键。

他说:“‘两弹一星’和‘载人航天’就是生动的例子,其背后是自立自强、艰苦奋斗的精神写照。无数科研工作者默默奉献、甘当人梯,才能实现重大战略工程从无到有、由弱到强的突破,农业其实也是这样。”

肖宁为后来的育种“新兵”们提供了成长的模板:把目标定好,之后围绕目标艰苦奋斗,不怕失败,一步一个脚印奋力前行。

对话

《风流一代》:还记得第一次去南繁基地的情景吗?

肖宁:记得很清楚。那是我第一次离开家过春节,在海南的南繁基地待了整整半年。到了最后的一两个月,每天都是掰着手指头数日子,真的是太想家了。虽然和在扬州的工作流程、工作内容差不多,但由于时间紧、人手少,有时候一个人要做两个人的工作,在南繁基地比在扬州更辛苦。

《风流一代》:你是否还要到一线去指导农户的生产?

肖宁:会去一线。我是扬州邗江区、广陵区首批“三农科技指导员”,要通过实地了解农业生产经营情况,免费为农民提供技术培训,推荐种田大户通过种植抗病品种减少农药使用、少施底肥等系列措施,在保障产量的前提下,节约成本投入,实现水稻绿色生产。

《风流一代》:育种工作会不会受到新冠肺炎疫情影响?如何统筹疫情防控和育种工作?

肖宁:会受影响。2021年夏天,扬州受到新冠肺炎疫情侵袭,科研工作受到严重影响。在这种情况下,我一方面组织落实好疫情防控工作,严防管理漏洞,妥善安排好被隔离的科研基地人员的生活和工作;另一方面持续抓细抓实工作计划,围绕重点科研目标,协调试验、人员安排,加班加点确保国家、省级重点科研项目的进度,完成各级科研项目申报,尽可能减少了疫情对科研工作带来的冲击。

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