一位大科学家的小麦学问
一年一度的国家科技奖励大会于2007年2月27日在人民大会堂举行它的第8次颁奖典礼,国家主席胡锦涛郑重地把国家最高科学技术奖和该奖项的500万元奖金颁发给了中国科学院院士、著名遗传学家、小麦育种专家李振声院士。
李振声是国家最高科学技术奖的第十位获得者,也是本届唯一获得这项殊荣的科学家。
天作之合
如果不是听这位小麦遗传育种学家的讲述,普通人是无法想像人类是如何行进在生物进化和品种改良的艰难长河中的。
喜欢食用面食的人,想像不到,现在秋种夏收的小麦竟是由三种野生植物经过两次远缘杂交,经历了9千年的自然选择和人工选择,才定型的。
李振声在向人们普及科学知识时,喜欢展示一棵中东古墓出土的9千年以前的“一粒小麦”。这种麦子每一个小穗上只结一粒种子,所以叫“一粒小麦”,那时产量相当低。岁月安排它在9千年前,无意间结识了与之共生了数千年的一种叫“ 拟斯卑尔脱山羊草”的田间杂草,它们发生了天然的远缘杂交,这一天注姻缘使“一粒小麦”变成了“二粒小麦”,就是一个小穗上,能结两粒种子,可以说,这是个产量翻番的“天作之合”。
上天注定要赐于人类生存的能量,于是在公元前5千年左右,“二粒小麦”又遇见了它生命中的第二株山羊草——“ 粗山羊草”,这又是一次远缘杂交。
这次杂交,彻底改善了小麦的“体质”,使它变得能够“发面”了。而它的祖先“一粒小麦”和“二粒小麦”都是不能“发”起来的。“发”,这优良特性,是粗山羊草的基因在起作用。
小偃6号诞生
李振声对小麦的研究,始于1956年,但是,他对粮食的感情是自幼养成的。今年76岁高龄的李振声上过私塾,也上过学堂的,难以为继的家境使他在高二不得不辍学谋生。因为看到山东农学院的招生广告可以提供吃住条件,所以才有了他人生中的重要转折——那一年济南解放。
1956年,黄河流域发生大面积小麦条锈病,本来已经很低的小麦亩产量又减产20%到30%,使得整个黄河流域小麦产区当年减产一百多亿斤。
李振声从普通小麦的进化过程得到启发,能不能通过人工繁育,把牧草中好的基因加到小麦中呢?
于是,他开始了一项用人力抗衡大自然、高度压缩时空的育种过程。
李振声自1951年毕业于山东农学院以后,在中科院一直跟着导师土壤学家冯兆林从事种植牧草改良土壤的研究,当时他们已经收集了800多种牧草。 1956年,李振声选用其中12种牧草与小麦杂交,但是远缘杂交有三个很难克服的问题:杂交不亲和、杂种不育和后代“疯狂分离”。
农业科研是需要极大耐心与细心的工作,李振声介绍起小偃6号耐强光与干热风特性的发现过程。那是在一个非常特殊的条件下细心地发现的:1964年,小麦成熟前遭遇了40天阴雨,6月14日天气突然暴晴,一天的功夫,在实验田中 1000多份杂种中除小偃6号的祖父(小偃55-6)和长穗偃麦草之外,其他全部青干了。只有小偃55-6和长穗偃麦草仍保持着金黄颜色。研究人员抓住这个难得的材料又经过两次杂交,育成了一个具有相对持久的抗病性、高产、稳产、优质的小麦新品种——小偃6号。
这项研究的成功,用了23年时间。极大地缩短了小麦与杂草的自然杂交所需时间。
小偃6号能同时抗八个条锈病生理小种、高产且品质优异。说得直接一些,就是农民喜欢它的抗病性、国家喜欢它的高产,而老百姓喜欢它的优质,如蒸馒头包子很白、做面条很劲道。目前,小偃6号已累计推广1.5亿亩;衍生50余个小麦新品种,累计推广3亿多亩。
童依平是李振声的博士生,在在接受《新世纪》采访时说:“先生不仅关心吃饭,还关心资源、关心环境”。
20世纪90年代初,李振声又培育出小偃54,它的特点是可高效利用土壤氮磷营养。氮与磷是小麦等农作物生长必需的营养元素,但是过多的氮肥会污染环境,而磷矿资源则是不可再生资源。国际上对磷矿的未来这样描述:地球上的磷只够再用70年。
蓝粒单体小麦
小偃6号的育成推广,为人工改良小麦提供了一条可行之路,20年的育种过程与自然选择相比虽然大大地缩短了时间,但是同样也令别人无法重复。于是李振声又想了出一个捷径,早在上世纪70年代末,他就从美国遗传学会主席E.R. Sears那里得到启发,开展了染色体工程研究。Sears创建了一套染色体工程工具材料——中国春单体系统,通过这套材料可以将远缘植物的染色体转移到小麦中,但是,这套材料利用起来也存在一些困难,就是它的保存与利用都须通过显微镜下的细胞学鉴定
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