農業現代化“跑道”上的“跨欄者”
- 發佈時間:2015-12-14 01:30:34 來源:科技日報 責任編輯:羅伯特
通訊員蔡萬濤本報記者韓義雷
從遺傳上看,水稻和玉米是二倍體,小麥是六倍體。上天早就決定了雜交小麥育種的複雜性。那麼,科學家該怎樣攻堅?
人類實現轉基因技術已有30多年,討論也從科學延伸到政治、經濟、宗教甚至道德領域。在是與非的不間斷論戰中,科研工作者該做些什麼?
農業年用水約3600億立方米,缺口達300億立方米以上;一公頃要用純氮600公斤,而美國這一數字僅為150公斤。怎樣做才能把水肥總量降下來,又不影響糧食增收?
一道道難題,擺在農業科學家眼前,成為農業現代化必須跨過的欄。在北京市農林科學院裏,有一支“青年科研突擊隊”,正以自己的辛勞和智慧,嘗試著去跨過這些欄。
張立平:分子機理研究的“麥田守望者”
“全世界做雜交小麥育種已有60多年,一直沒有真正成功。”北京雜交小麥工程技術研究中心張立平研究員説,“雜交小麥就像一個長達半世紀的夢,一直是我們追尋的目標。可喜的是,我國小麥光溫敏雄性不育資源的發現和應用,為實現這個夢想點亮了明燈”。
雄性不育是植物界一種普遍存在的現象。“小麥為自花授粉作物,在配製雜交種子過程中,用雄性不育係作母本進行雜交種子生産,既可省去人工去雄的過程,又能降低成本、實現規模化種子生産。”她説,“在現代生物學快速發展時,我們在小麥光溫敏雄性不育分子機理方面做了一些研究”。
從2003年開始,雜交小麥分子育種團隊以研究小麥光溫敏雄性不育機理、遺傳模式、分子標記等為主,逐步開創了二係雜交小麥分子育種研究。
2010年,北京雜交小麥工程技術研究中心成立了分子育種係,包括遺傳機理、轉基因、DNA指紋、細胞工程和品質分析五個研究室。經過持續攻關,他們基本明確了BS型小麥光溫敏雄性不育係遺傳學研究規律,初步揭示了雄性不育的細胞學特徵和雄蕊細胞骨架信號通路。
“雜交小麥育種就像‘千里有緣一線牽’,在萬千品種中找到合適的配對並不容易。”她説,“我們將基於建成的農業部唯一一家小麥品種DNA指紋數據庫和技術平臺,進一步提高雜交小麥育種的成功率和選育效率。”
劉亞:轉基因玉米的“儲備大使”
“肉、蛋、奶從哪來?這些肯定離不開飼料。”玉米研究中心副研究員劉亞説,“不過,作為主要飼料原料來源的玉米,目前仍存在著一定的缺口。調查顯示,到2020年,缺口大概有2000萬噸。”
在他看來,按照常規技術,“缺口”很難補上,“未來二三十年,發展生物技術,包括轉基因,是一個大方向”。
自轉基因技術出現起,福音還是禍患的討論就從未停止過。不過,他認為,爭議可以繼續,産品可以討論,但科研不能停下。“我們要在科研上進行儲備。這是不爭的事實。比如,怎樣讓農作物更加抗旱、高産?”
他談起了曾經參與的一項名為“抗旱轉基因玉米新品種培育”的研究。“植物抗旱性是由多基因控制的複雜性狀,常規育種難度較大,將促進根系發育和脅迫響應的抗旱基因同時導入玉米,通過多個抗旱基因的協同效應,可以有效提高植物的抗旱性”。
利用來自鹽芥、柳枝稷、高粱等抗逆植物的抗旱關鍵基因,他的轉基因研究團隊已創制出一批抗旱轉基因玉米新種質,其中一部分已進入中間試驗階段。經過多年多點抗旱性鑒定,部分轉基因玉米材料已表現出一定的應用前景。
“轉基因研究,對於選育優良的玉米新品種很有幫助。儘管用在田間地頭還沒有時間表,但我們在實驗室裏的研究不能放鬆。”他説。
劉松忠:果樹“傻瓜化管理”的“科技園丁”
“未來的果樹要實現‘傻瓜化管理’。”林業果樹研究所梨研究室主任劉松忠説,“這樣就能解決當下果樹産區面臨的問題。”
他談到了水和肥,“比如北京,一畝地用400—500方水,但政府明文規定上限是100方。用水量怎樣才能減下來?農民過於依賴肥料,一公頃要用純氮600公斤,但在美國這個數字是150公斤”。
在他看來,“水肥一體化”是解決之道,“國外的技術很成熟,但他們多是農場模式,而且土壤也不同。這些技術並不適用。”
針對我國北方主要果樹産區土地條件差、土壤有機質低、化肥用量大、自然降水與果樹需水不協調及施肥、灌水方法不合理等問題,他經過系統研究,發現了2/4根域灌溉常規水量的75%可有效確保樹體正常生長;通過系統研究砂土、土壤有機肥不同改良水準和根域空間對蘋果生長、生理特性的影響及其節水保肥效果,他著手解決果園有機肥施用方法不科學、用量不合理等問題。
“我們參與創建了集果園土壤局部有機肥改良、起壟覆蓋黑色地膜和小溝適時交替灌溉為一體的農藝節水保肥技術體系。該技術操作簡單、農民易掌握,與常灌溉相比,每年每畝節水160方以上,肥料利用率提高10%。”他説,該技術已在北京郊區和北方果樹主産區大規模推廣應用。
“‘傻瓜化管理’,沒有15年—20年積累,不可能完成。我們要把科研進行到底。”他説。
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