5月18日,在西北农林科技大学杨凌玉米育种基地,西北农林科技大学玉米生物学与遗传育种团队正在进行玉米材料播种。
二〇二一年七月,在西北农林科技大学榆林玉米试验基地,薛吉全(右)与农户交流玉米新品种种植情况(资料照片)。
5月17日,在西北农林科技大学杨凌玉米育种基地,西北农林科技大学玉米生物学与遗传育种团队成员张兴华副研究员(中)正在核对玉米材料数据。
5月16日,在西北农林科技大学农学院,西北农林科技大学教授、玉米生物学与遗传育种团队成员杨琴(右二)指导学生做玉米抗病试验。
为加快育种进度,每年11月到来年4月,全国各地的育种专家会不约而同地前往海南,开展农作物加代繁育工作。
2021年,年近60岁的西北农林科技大学玉米育种专家郝引川没有去海南,因为他的腰椎刚动过手术。
此前10多年,郝引川每年有近一半时间是在西北农林科技大学海南南繁育种基地度过。今年,郝引川正式退休,从海南回来了。而新一代的玉米育种专家将继续奔波于陕西与海南之间,致力科研、攻克难关,为种业强国、粮食安全贡献力量。
在海南的日子
育成玉米新品种必须经过培育自交系、选配组合、多点测试、区域试验和审定等多个流程,一般需要10多年。其中,作为玉米品种培育基础的自交系要经过七八代才能纯合稳定。而海南的光热资源适合玉米等作物生长,能够有效加快玉米育种进程。
20世纪70年代,陕西省农业科学院(后并入西北农林科技大学)专家来到海南开展玉米育种工作。老一辈玉米育种专家回忆:“当时,从陕西到海南要用一周多时间。坐火车是一段一段倒车,到下一站才能买到票。从西安到柳州,再到湛江坐轮船去海口,在海口坐汽车到陵水。人走到哪儿,种子就背到哪儿。”
据了解,在海南进行加代繁育的主要为水稻、玉米、棉花和瓜菜等喜温作物,海南南繁育种基地集中在五指山以南的三亚、陵水、乐东等地。2007年,西北农林科技大学在海南省三亚市崖州区新建海南南繁育种基地,20多名育种专家进驻基地开展玉米、西瓜、西红柿、烟草等作物的新品种加代繁育工作。
在海南南繁育种基地,郝引川作为西北农林科技大学玉米生物学与遗传育种团队成员,主要负责试验田玉米栽培等工作。每年11月到来年4月,他要长期“驻扎”在基地,管理玉米等作物。在海南,害虫繁殖数量多、杂草生长速度快,必须时刻观察作物生长状况,及时做好防虫除草工作。
每年12月下旬,海南南繁育种基地的玉米进入开花吐丝期,此时是育种专家最为忙碌的时候。天还未亮时,湿气重、露水大,郝引川和同事穿着雨披、围着塑料布进入试验田,为刚吐出花丝的玉米雌穗套袋。中午天气最热时,他们要收集雄穗花粉进行授粉并套袋保护。套袋能够使两个指定玉米植株确定实现授粉,防止被其他花粉污染,进而实现自交或杂交。
玉米长成后约有2米高,人钻在玉米地里像是进了蒸笼。叶子像刀片一样将胳膊划出道道血印,花粉掉在脖子上像是有无数只小虫在挠。做玉米材料杂交时,由于花粉存活时间非常有限,湿度过高会影响花粉活性,所以授粉必须在天气热、湿度低时进行。两个玉米材料距离往往只有几百米,育种专家却要在收集完花粉之后跑着去授粉。农时不等人,郝引川和同事必须按时完成当天任务,因为到了第二天,又有下一茬玉米要进行授粉。
西北农林科技大学玉米生物学与遗传育种团队负责人薛吉全教授说:“从培育形成玉米自交系到制作试验用种、创制种质资源,海南南繁育种基地在玉米育种全阶段发挥着巨大作用。我们的玉米育种工作离不开海南南繁育种基地,海南堪称玉米等作物育种的‘加速器’和‘助推器’。”
育种人“回家”
回到陕西后,玉米育种专家依旧忙碌着。5月18日,在西北农林科技大学杨凌玉米育种基地,西北农林科技大学玉米生物学与遗传育种团队成员张兴华副研究员在核对种子、栽标记牌、固定测绳后,带领学生和工人点种玉米材料。
“今年4月,我们团队从海南带回上万份玉米材料,根据出籽率等要求筛选留种后在陕西种植。玉米材料经过数代的分离与筛选,形成纯合稳定自交系并进入组配阶段。我们筛选出优势组合,经过多点多年试验鉴定,才能形成一个玉米新品种。”张兴华说。
玉米育种在自交系培育阶段就是播种、管理、授粉和考种的循环过程。因此,育种专家回到陕西后的重要任务之一,就是播种不同代数的玉米材料,以形成稳定的玉米自交系材料。同时,育种专家在陕西要进行玉米新品种区域试验、玉米新组合材料鉴定等工作。
4月下旬,西北农林科技大学玉米生物学与遗传育种团队的玉米材料春播试验已经完成,旬邑、榆林试验基地的玉米材料春播后顺利出苗。6月初,小麦收获后,玉米材料夏播试验正式开始。在暑期,育种专家将对玉米材料进行授粉套袋。进入10月玉米收获季,育种专家将主要开展玉米材料数据收集及汇总工作。
玉米育种难在选系,重在测配,关键在种质。玉米育种的“卡点”“堵点”就是缺乏优质的种质,破解难题的关键是要创制新种质。抓住玉米种质,在一定意义上就抓住了玉米育种的“纲”。为解决玉米育种种质资源关键问题,薛吉全带领团队以种质联合改良为切入点,通过加代繁育,根据季节换速度、用地点提效率,通过种质、育种技术和品种的创新开创联合育种模式并取得显著成效。
新一代育种人
一年又一年的玉米育种事业接续着,一代又一代的玉米育种工作者也在成长。5月18日,在西北农林科技大学杨凌玉米育种基地,10多名西北农林科技大学农学院研究生和几位农艺师正在紧张地进行玉米材料播种,今年24岁的作物遗传育种专业研二学生渠治博就在其中。
渠治博经常和同学参与大田试验,对各种农活的要领已经非常熟悉。他戴着一顶遮阳帽,手握点播器熟练地点种玉米。他的帽子用了两年了,帽檐早已耷拉下来。在西北农林科技大学农学院,几乎每个学生都有遮阳帽和胶鞋。到了农忙季,他们每天要下地观察作物生长状况。
今年2月,渠治博去往海南南繁育种基地,协助团队收集玉米材料数据。目前,渠治博跟随导师薛吉全开展抗旱品种玉米选育工作。未来,他计划在玉米分子育种等方面做进一步研究。“农业大有可为,种业关系民生。我们要努力接过前辈的接力棒,为玉米育种事业贡献青春力量。”渠治博说。
万文婷是西北农林科技大学农学院农艺与种业专业研二学生,目前跟随导师张兴华进行玉米籽粒脱水特征研究。团队的玉米育种总体目标是高产耐密抗旱宜机收,玉米成熟后的脱水速度是影响机收的重要因素。2021年起,万文婷以不同脱水类型的玉米自交系为材料错期播种,在玉米成熟期取玉米果穗样品称量籽粒鲜重和干重,计算籽粒脱水速率并综合评价籽粒品质,选出综合表现优良的玉米材料供团队育种。
“我家在河南省郑州市中牟县,家里种了20多亩小麦、玉米、大蒜。休假时,我经常帮助家人干农活,因此对农业非常有感情。读研期间,我对玉米育种的基本技术与实际操作有了一定了解。下一阶段,我计划以玉米分子育种技术为研究方向攻读博士学位。时不我待、强国有我,希望我们年轻一代的育种工作者能为种业强国建设添砖加瓦。”万文婷坦言。
西北农林科技大学教授、玉米生物学与遗传育种团队成员杨琴长期致力于玉米数量抗病基因挖掘及抗病分子育种研究。“我们的主要任务是在玉米材料中找到优异的抗病基因并加以利用。一是通过分子标记辅助选择技术,将抗病基因导入感病材料进行抗病性改良;二是利用转基因手段或基因编辑技术增强玉米材料抗病能力。希望我们的研究能为团队玉米育种工作提供技术支持,助力玉米育种事业实现新发展。”杨琴说。
薛吉全认为,玉米育种是创造变异、选择变异的过程。变异的创造和选择基于一定的数据,现在需要更加全面、立体、综合的数据支持变异的创造和选择。目前,玉米育种事业已在从经验到科学的路上迈进了一大步,未来还需要逐步从科学育种走向智能育种,形成大数据驱动的智能化育种体系。希望年轻一代的玉米育种工作者认真研究、严谨治学,推动我省玉米育种事业实现新突破。
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