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农业现代化“跑道”上的“跨栏者”

2015-12-14 08:45 来源:科技日报

  从遗传上看,水稻和玉米是二倍体,小麦是六倍体。上天早就决定了杂交小麦育种的复杂性。那么,科学家该怎样攻坚?

  人类实现转基因技术已有30多年,讨论也从科学延伸到政治、经济、宗教甚至道德领域。在是与非的不间断论战中,科研工作者该做些什么?

  农业年用水约3600亿立方米,缺口达300亿立方米以上;一公顷要用纯氮600公斤,而美国这一数字仅为150公斤。怎样做才能把水肥总量降下来,又不影响粮食增收?

  一道道难题,摆在农业科学家眼前,成为农业现代化必须跨过的栏。在北京市农林科学院里,有一支“青年科研突击队”,正以自己的辛劳和智慧,尝试着去跨过这些栏。

  张立平:分子机理研究的“麦田守望者”

  “全世界做杂交小麦育种已有60多年,一直没有真正成功。”北京杂交小麦工程技术研究中心张立平研究员说,“杂交小麦就像一个长达半世纪的梦,一直是我们追寻的目标。可喜的是,我国小麦光温敏雄性不育资源的发现和应用,为实现这个梦想点亮了明灯”。

  雄性不育是植物界一种普遍存在的现象。“小麦为自花授粉作物,在配制杂交种子过程中,用雄性不育系作母本进行杂交种子生产,既可省去人工去雄的过程,又能降低成本、实现规模化种子生产。”她说,“在现代生物学快速发展时,我们在小麦光温敏雄性不育分子机理方面做了一些研究”。

  从2003年开始,杂交小麦分子育种团队以研究小麦光温敏雄性不育机理、遗传模式、分子标记等为主,逐步开创了二系杂交小麦分子育种研究。

  2010年,北京杂交小麦工程技术研究中心成立了分子育种系,包括遗传机理、转基因、DNA指纹、细胞工程和品质分析五个研究室。经过持续攻关,他们基本明确了BS型小麦光温敏雄性不育系遗传学研究规律,初步揭示了雄性不育的细胞学特征和雄蕊细胞骨架信号通路。

  “杂交小麦育种就像‘千里有缘一线牵’,在万千品种中找到合适的配对并不容易。”她说,“我们将基于建成的农业部唯一一家小麦品种DNA指纹数据库和技术平台,进一步提高杂交小麦育种的成功率和选育效率。”

  刘亚:转基因玉米的“储备大使”

  “肉、蛋、奶从哪里来?这些肯定离不开饲料。”玉米研究中心副研究员刘亚说,“不过,作为主要饲料原料来源的玉米,目前仍存在着一定的缺口。调查显示,到2020年,缺口大概有2000万吨。”

  在他看来,按照常规技术,“缺口”很难补上,“未来二三十年,发展生物技术,包括转基因,是一个大方向”。

  自转基因技术出现起,福音还是祸患的讨论就从未停止过。不过,他认为,争议可以继续,产品可以讨论,但科研不能停下。“我们要在科研上进行储备。这是不争的事实。比如,怎样让农作物更加抗旱、高产?”

  他谈起了曾经参与的一项名为“抗旱转基因玉米新品种培育”的研究。“植物抗旱性是由多基因控制的复杂性状,常规育种难度较大,将促进根系发育和胁迫响应的抗旱基因同时导入玉米,通过多个抗旱基因的协同效应,可以有效提高植物的抗旱性”。

  利用来自盐芥、柳枝稷、高粱等抗逆植物的抗旱关键基因,他的转基因研究团队已创制出一批抗旱转基因玉米新种质,其中一部分已进入中间试验阶段。经过多年多点抗旱性鉴定,部分转基因玉米材料已表现出一定的应用前景。

  “转基因研究,对于选育优良的玉米新品种很有帮助。尽管用在田间地头还没有时间表,但我们在实验室里的研究不能放松。”他说。

  刘松忠:果树“傻瓜化管理”的“科技园丁”

  “未来的果树要实现‘傻瓜化管理’。”林业果树研究所梨研究室主任刘松忠说,“这样就能解决当下果树产区面临的问题。”

  他谈到了水和肥,“比如北京,一亩地用400—500方水,但政府明文规定上限是100方。用水量怎样才能减下来?农民过于依赖肥料,一公顷要用纯氮600公斤,但在美国这个数字是150公斤”。

  在他看来,“水肥一体化”是解决之道,“国外的技术很成熟,但他们多是农场模式,而且土壤也不同。这些技术并不适用。”

  针对我国北方主要果树产区土地条件差、土壤有机质低、化肥用量大、自然降水与果树需水不协调及施肥、灌水方法不合理等问题,他经过系统研究,发现了2/4根域灌溉常规水量的75%可有效确保树体正常生长;通过系统研究砂土、土壤有机肥不同改良水平和根域空间对苹果生长、生理特性的影响及其节水保肥效果,他着手解决果园有机肥施用方法不科学、用量不合理等问题。

  “我们参与创建了集果园土壤局部有机肥改良、起垄覆盖黑色地膜和小沟适时交替灌溉为一体的农艺节水保肥技术体系。该技术操作简单、农民易掌握,与常灌溉相比,每年每亩节水160方以上,肥料利用率提高10%。”他说,该技术已在北京郊区和北方果树主产区大规模推广应用。

  “‘傻瓜化管理’,没有15年—20年积累,不可能完成。我们要把科研进行到底。”他说。

(责任编辑:王蔚)

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