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一粒种子背后的“硬核”力量

——走近中国农业科学院小麦大麦优异种质资源发掘与创新利用团队

光明日报记者 杨桐彤 光明日报通讯员 史嘉浩

2023年12月的一场大雪，为河南新乡的中国农业科学院作物科学研究所试验基地盖上了一床厚厚的“棉被”。冬藏待春来，基地里普冰系列的部分小麦品种正在悄悄地积攒力量，等待第二年春天的蓬勃生长。

普冰系列小麦品种，是中国农科院小麦大麦优异种质资源发掘与创新利用团队历时30余年结出的累累硕果，具有高产、抗病、抗逆、强筋等特性，其中普冰03等部分新品种已通过国审，正大面积推广种植。

小种子凝聚大力量。中国农科院小麦大麦优异种质资源发掘与创新利用团队勇于挑战，迎难而上，突破了“小麦—冰草”远缘杂交世界难题，创制出小麦优异种质材料，为实现种业科技自立自强、种源自主可控、端牢中国饭碗注入创新力量。

李立会（右一）带领团队成员在试验田观察小麦长势。资料图片

1.锲而不舍攻克世界难题

“冰草属植物是小麦的近缘野生种，具有多小穗、多小花的多穗粒数特性，还具有极强的抗寒、抗旱性，对多种小麦病害表现出高度免疫性，被认为是小麦改良的最佳外源优异基因供体之一。”团队资深首席专家、中国农科院作物科学研究所研究员李立会介绍。

20世纪30年代开始，美国、加拿大等许多国外学者尝试进行“小麦—冰草”远缘杂交，但一直未能成功，此项研究一度被国际上视为不可能完成的工作。

“我当时就想试一试，万一成功了呢。”李立会回忆起30多年前他走上“小麦—冰草”远缘杂交研究之路的经历，最初那几年，他常常要在日头最晒的时候，将冰草的花粉转移到小麦柱头上，以克服物种间的不亲和性，经过不断尝试，终于获得了一批可育杂交种子，而这只是他“行万里路的第一里”。

“循序渐进、勇于创新”，这8个字是李立会的导师、我国著名作物种质资源专家董玉琛院士教导他的，而李立会也一直在用实际行动传承这种精神。

围绕拓宽小麦品种的遗传基础，利用野生种基因改良小麦的科学问题，30多年里，李立会率领团队扎根田间地头，创制出更多基础材料，进行大量遗传学研究分析，创建了幼龄授粉、幼胚拯救、幼穗体细胞培养、高频率诱导异源易位、特异分子标记开发等一系列远缘杂交技术，终于攻克了利用冰草属P基因组优异基因改良小麦的世界难题。如今，“小麦—冰草”衍生系创新种质已广泛应用到全国100多个育种单位，培育出普冰03、普冰151等新品种17个，后备新品种39个。

“李老师那股面对新领域久久为功的冲劲和干劲，那种‘深入田间地头，以下地选种为乐趣’的实干精神，深深影响着我们。”团队首席专家、中国农科院作物科学研究所研究员张锦鹏说，培育一个新品种往往需要几年甚至十几年的时间，必须沉得下心、耐得住寂寞。

如今，团队已经完成对野生供体种冰草的基因组测序和衍生后代的重测序，不断推动创新种质的有效利用与新品种选育。利用小麦—冰草多粒渐渗系亲本材料，选育出显著增产的普冰资300、具有氮素养分高效利用的普冰资301、具有多生态区稳定表现的优质强筋新品系普冰资4696，这些品系正在参加国家小麦品种审定试验。

张锦鹏（左一）在实验室指导学生。光明日报记者 杨桐彤摄/光明图片

2.研究成果在田地里才能得到验证

“农业科技工作者就要和农田打交道，我们的研究成果好不好，只有在田地间，在麦子收获的时候才能得到验证。”张锦鹏说。一年里，团队至少要花费三四个月的时间，在田间进行种植、试验、观察、记录、收获、考种。

团队成员、中国农科院作物科学研究所副研究员周升辉，自2016年从事博士后研究加入团队至今，一直在用行动践行着“把论文写在田野大地上”。

2023年5月，正值小麦收获的时节，但试验基地连降大雨，可愁坏了团队成员。“下雨太多极有可能导致试验田里的小麦穗发芽，如果得不到有效数据，一年的辛苦研究就要作废。”周升辉解释说。

于是，天刚擦亮，周升辉与团队成员就冒着大雨赶到田间，进行种子抢收。“时间紧迫，我们用网袋一袋一袋装，一天要背三四百袋。”周升辉说。

一周时间过去，他们终于将试验田里的小麦材料收割完，保证了实验数据的可靠性。后又马不停蹄地开始对小麦材料中的冰草基因组进行解析，对小麦—冰草衍生系进行分子细胞遗传学分析。

把实验室安在田间地头的日子总是令大家难忘。团队成员、中国农科院作物科学研究所研究员杨平所负责的大麦育种基地，就在小麦育种基地旁边。

2017年，在国外完成博士后工作的杨平，一来到团队就担负起了大麦种质资源创新利用的工作。“由于当时国内没有大麦基因突变体的筛选平台，通过大麦品种的杂交获取有用的基因材料，变得尤为困难。”对于这项工作，杨平虽然感到压力，但也充满干劲。

每年4月开始，杨平都要“住”在田里，给大麦做杂交。选穗、整穗、去雄、采粉、授粉，待麦穗成熟后，将每个杂交穗单独脱粒进行基因研究。“这个工作量非常庞大，杂交仅是其中的一步。要先把众多种子培育成单株，再培育成行，再种成小区，从其中筛选出合适的材料进行一系列技术分析，找出突变体，工作量可谓成指数增长。”杨平说。

经过5年多的反复实验，团队终于建设完成国内首个大麦诱变群体和突变体筛选技术平台，使发掘优质种质资源的时间明显缩短。目前，国内10多家单位的20多个团队正在利用此平台筛选突变体，这些获得的材料将用于发掘和研究新基因，指导新种质创制。

3.营造自由宽松的创新土壤

每年8月底，中国农科院国家作物种质库5层的会议室都异常热闹。团队成员会围绕秋季播种小麦材料展开激烈讨论，甚至是“吵架”。

“因为一年就种一季小麦，时间宝贵，所以前期‘吵架’很有必要。”李立会说，“播种的材料与研究目标是否相匹配、技术路线是否可行、下一步如何提高……每个人都会围绕自己的研究进行详细介绍，也会对其他人的研究展开探讨。”

团队成员、中国农科院作物科学研究所副研究员韩海明很喜欢团队讨论的环节，他说：“虽然会上提的问题有时会很尖锐，但能够帮助大家把研究做得更好。”

韩海明在读硕士期间就加入了团队，“李老师不会给我们布置科研课题，而是把主动权交给我们，让我们选择自己感兴趣的方向开展研究”。如今的韩海明正在对小麦背景下冰草多粒基因的发掘与育种利用展开深入研究，在自己所选择的小麦种质资源精准鉴定的研究方向上持续深耕。

正是靠着热情与执着，韩海明带领学生从小麦—冰草多粒衍生系中克隆到两个来源于冰草的穗粒数基因，其中一个基因导入小麦后在增加穗粒数的同时，缩短生育期并降低株高，最终使产量提高。

“做远缘杂交工作，只有热爱才能坚持。我是在导师的指导下实现了小麦与冰草的杂交，所以我很赞同年轻人去探索感兴趣的领域，尽管可能会面临各种困难，我还是会大力支持与鼓励。”李立会说。

《光明日报》（2024年01月21日 07版）

来源： 光明网-《光明日报》

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