文|特約記者 馬愛平
播種、出苗、成熟……中國雜交小麥走出國門,來到巴基斯坦,最終匯成金色麥浪。即使遭遇了2022年的罕見高溫,最高畝產(chǎn)也近400公斤。
2016年,第七屆世界作物科學(xué)大會(huì)上,雜交小麥被美國內(nèi)布拉斯加大學(xué)教授斯蒂芬·貝恩齊格描述為小麥科學(xué)中的“最終前沿”(The Final Frontier)。
為何這樣說?培育雜交小麥太難了!
“水稻和玉米是二倍體,而小麥則是六倍體,小麥雜種優(yōu)勢利用的遺傳和代謝機(jī)制差異很大,更加復(fù)雜?!北本┦修r(nóng)林科學(xué)院雜交小麥研究所首席專家趙昌平說。
這僅是一斑窺豹。
雜交小麥育種是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,主要集中體現(xiàn)在一是科學(xué)原理,二是技術(shù)瓶頸。
科學(xué)原理主要是解決小麥的雄性不育體系等問題,其中包括不育性、恢復(fù)性、異交性等三大科學(xué)難點(diǎn)。直到趙昌平在大量的科學(xué)研究中首次發(fā)現(xiàn)小麥環(huán)境敏感型不育現(xiàn)象和調(diào)控規(guī)律,這一世界性難題的解決才迎來曙光。
“科學(xué)的挑戰(zhàn)和探索是我們這一代中國人必須去面臨和攻克的,我經(jīng)歷過吃不飽飯的年代,吃不飽就沒有尊嚴(yán)?!?0世紀(jì)90年代,趙昌平剛參加工作不久,學(xué)小麥科班出身的他下定決心:“要搞就搞最難的——雜交小麥?!?/p>
趙昌平?jīng)]日沒夜地翻閱和分析了近30多年的小麥科學(xué)研究數(shù)據(jù),開拓性地提出了“小麥雄性育性的相對性原理”,該創(chuàng)新理論為二系雜交小麥研發(fā)提供了理論基礎(chǔ)。
在解決了科學(xué)原理之后,第二步就是攻克“核心技術(shù)瓶頸”,其中包括強(qiáng)優(yōu)勢品種選育,種子高效生產(chǎn)與示范應(yīng)用等全產(chǎn)業(yè)鏈的集成。
這一攻就是30年。缺錢、缺人、缺地、缺理解,在最低谷的十年,他的課題組是院里最窮的,趙昌平的性格也從一個(gè)“open”的人變得沉默寡言。
“我們就是拿青春、拿生命在跟雜交小麥賽跑?!壁w昌平說,“水稻、玉米育種一年可以做兩到三茬,失敗了還可以加急去海南加個(gè)班,小麥育種一年只有一茬,今年失敗了就只有等明年?!?/p>
北京市農(nóng)林科學(xué)院雜交小麥研究所首席專家趙昌平在雜交小麥?zhǔn)痉短?/p>
直到2011年,趙昌平以第一貢獻(xiàn)者完成的“中國二系雜交小麥技術(shù)體系創(chuàng)建”項(xiàng)目榮獲北京市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)后,中國二系雜交小麥正式開始登上世界舞臺,引領(lǐng)全世界雜交小麥研究方向。
雜交小麥100年探索的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)告訴人們,用得上才是硬道理!
“這30年從來沒有輕松過,所走的路很多是前人未走過的,商業(yè)化是最后的試金石。”趙昌平說。
在商業(yè)化過程中僅用種量一項(xiàng)就難倒“英雄漢”。“雜交水稻一畝地用1、2斤種子,雜交玉米一畝地用2、3斤種子,但是雜交小麥一畝地要用20、30斤種子,種子的成本就增加了近10倍。”
研究高效的規(guī)?;a(chǎn)技術(shù)趙昌平又用了20年的時(shí)間,從1999年畝產(chǎn)69公斤提高到2019年的400公斤,比這個(gè)增產(chǎn)達(dá)580%以上。
至此,雜交小麥大面積商業(yè)化的最后一個(gè)瓶頸解決了。
有了中國獨(dú)創(chuàng)的二系雜交小麥技術(shù)方法后,自“十五”以來,在科技部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部(原農(nóng)業(yè)部)、北京市政府的持續(xù)支持下,北京市農(nóng)林科學(xué)院陸續(xù)審定了“京麥6號”“京麥9號”“京麥179”“京麥21”等一批豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性好、耐瘠薄土地、抗旱節(jié)水能力突出的北京雜交小麥品種。2022年,耐鹽堿型京麥系列雜交小麥通過國家審定。
憑借著突出的抗逆豐產(chǎn)優(yōu)勢,北京雜交小麥正在成為我國北方麥區(qū)中低產(chǎn)田穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的助推器。據(jù)初步統(tǒng)計(jì),“十三五”以來,北京雜交小麥每年在北方麥區(qū)應(yīng)用面積達(dá)30萬畝以上。
長達(dá)百年的科學(xué)難題和技術(shù)瓶頸被一一破解,中國雜交小麥走出國門也有了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
中國雜交小麥的重大技術(shù)突破,令巴基斯坦相關(guān)部門心動(dòng)。小麥?zhǔn)前突固沟谝淮蠹Z食作物,但其單產(chǎn)水平較低。2009年6月,巴基斯坦駐中國大使館主動(dòng)聯(lián)系北京市農(nóng)林科學(xué)院,希望開展合作,提高當(dāng)?shù)匦←湲a(chǎn)量。此后,雜交小麥被中巴列入政府間科技合作框架。
相比傳統(tǒng)品種,雜交小麥具有高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、抗逆、用種量少等特點(diǎn),尤其適合中低產(chǎn)區(qū)推廣種植。
但是,雜交小麥遠(yuǎn)涉千里來到巴基斯坦并非一路坦途,其間經(jīng)歷了從“水土不服”到落地生根的曲折與艱難。
2009年,張勝全第一次來到巴基斯坦信德省,雖然心里早有準(zhǔn)備,但是當(dāng)?shù)氐臍夂蜻€是著實(shí)令他大吃一驚。
“在小麥?zhǔn)斋@季,35℃-40℃的高溫司空見慣。干旱的情況更是比比皆是,糧食只能靠灌溉活下去?!睆垊偃f,當(dāng)?shù)氐母邷睾透珊颠h(yuǎn)超出他的想象。
必須對癥下藥,解決高溫和干旱對雜交小麥種植的不利影響。
張勝全帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì),果斷選擇在云南元謀建試驗(yàn)基地,與巴基斯坦方面同步進(jìn)行種質(zhì)改良和品種篩選。
這一合理、科學(xué)的設(shè)計(jì),獲得意想不到的效果。
“云南元謀是聞名全國的小麥繁育基地,這里的高溫、干旱甚至比巴基斯坦更嚴(yán)苛。”張勝全說。
北京市農(nóng)林科學(xué)院雜交小麥研究所所長張勝全(左)和巴基斯坦白沙瓦農(nóng)業(yè)大學(xué)教授阿里夫(右)在中巴雜交小麥項(xiàng)目試驗(yàn)田(中國國際廣播電臺記者劉暢攝)
盡管有了完美的模擬環(huán)境,團(tuán)隊(duì)還是遇到了第二個(gè)難題——病蟲害。高溫、干旱可以模擬,病蟲害卻沒有辦法模擬。
針對巴基斯坦小麥特有的蚜蟲、銹病病害,中國雜交小麥團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出了“組裝式”試驗(yàn)。
從怎么種植,到怎么記錄數(shù)據(jù),再到遇到問題怎么解決,無論是試驗(yàn)品種還是方案,中國團(tuán)隊(duì)都細(xì)細(xì)羅列,手把手教給巴基斯坦同行,讓對方直截了當(dāng)記錄抗病蟲害效果和數(shù)據(jù)即可。
從春夏到秋冬,中國團(tuán)隊(duì)開啟了北京—巴基斯坦—云南元謀三地循環(huán)工作模式。
團(tuán)隊(duì)成員一到元謀,就吃住在村子里,被蚊蟲叮咬得滿身紅腫是家常便飯;而一到巴基斯坦,常常因水土不服發(fā)燒腹瀉,還飽受蟑螂“騷擾”。團(tuán)隊(duì)的兩個(gè)女同志常因暴曬而脫皮。
即便如此“狼狽”,大家的干勁更足了。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),中方累計(jì)派遣赴巴基斯坦開展雜交小麥技術(shù)合作和產(chǎn)業(yè)推廣人數(shù)達(dá)到近150人次,累計(jì)走訪城市超過20個(gè),累計(jì)行駛里程超過1萬公里,有的地方連合作的巴方人員都沒有去過。
巴基斯坦佳德農(nóng)業(yè)有限公司總經(jīng)理Rizwan感嘆道:“超過1萬公里的行駛軌跡,正是對中國雜交小麥人不辭辛苦、扎根巴基斯坦的最好注解?!?/p>
功夫不負(fù)有人心。經(jīng)過前期1100余份雜交組合、230多個(gè)種植點(diǎn)的試驗(yàn)示范,中國二系雜交小麥表現(xiàn)突出,較巴基斯坦當(dāng)?shù)仄贩N平均增產(chǎn)24.4%。
2017-2018年更是全面開花,白沙瓦農(nóng)業(yè)大學(xué)Arif博士表示,該年度北方麥區(qū)雜交小麥試驗(yàn)最高增產(chǎn)幅度達(dá)50.1%。而佳德農(nóng)業(yè)公司提供的中部麥區(qū)數(shù)據(jù)則表明,雜交小麥組合增產(chǎn)比例達(dá)70%,最高增產(chǎn)幅度達(dá)45%以上。
更優(yōu)異的品種也隨之脫穎而出。如今,在巴基斯坦,中國團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了雜交小麥播種量減少仍能增產(chǎn)的效果。據(jù)測算,與當(dāng)?shù)爻R?guī)小麥品種相比,在播種量減少大約80%-90%的情況下,中國雜交小麥仍能增產(chǎn)20%左右。
北京雜交小麥在烏茲別克斯坦扎根是另一個(gè)故事。
當(dāng)時(shí),烏茲別克斯坦主動(dòng)找到了北京市農(nóng)林科學(xué)院雜交小麥團(tuán)隊(duì),希望將雜交小麥引入烏茲別克斯坦。
要知道,小麥?zhǔn)巧嗉馍系摹耙粠б宦贰碑?dāng)仁不讓的主角,作為“一帶一路”國家最主要的口糧作物之一,“一帶一路”沿線國家小麥種植面積超過11億畝,為中國小麥面積的約3.5倍,挖掘提升潛力巨大。
接到邀請,張勝全馬不停蹄開展與烏茲別克斯坦的合作。
但令團(tuán)隊(duì)所有人沒有想到的是,因?yàn)跗潉e克斯坦外交政策特殊,團(tuán)隊(duì)自2016年以來,一次都沒有獲得過烏方提供的簽證,因此大家并未去過烏茲別克斯坦,那邊的工作均是交給對方完成。雜交小麥的篩選是在與烏茲別克斯坦氣候相近的新疆同步測試開展的。
即使在這樣的狀態(tài)下,北京雜交小麥團(tuán)隊(duì)仍然取得了靚麗的成績。
2019年,北京市農(nóng)林科學(xué)院自主培育的雜交小麥品種“JM6-3”在烏茲別克斯坦通過審定。這是我國通過國外審定的第一個(gè)雜交小麥品種。
在哈薩克斯坦、伊朗,來自中國的雜交小麥也開始生根、發(fā)芽。中國農(nóng)業(yè)科研人員正在不懈努力,讓高產(chǎn)雜交小麥,播撒到“一帶一路”更廣闊的田野!