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喻树迅:国产抗虫棉的育种“魔术师”

2011-04-03本刊编辑部

中国农村科技 2011年7期
关键词:抗虫棉中棉棉铃虫

文|本刊编辑部

喻树迅让棉花和科技进行了完美的嫁接,而这种“嫁接”,悄无声息地改善着亿万棉农的生活,更记录着一个植棉强国的快速崛起。

喻树迅(右三)与科研人员在田间调研。

“棉布寸土皆有”,“织机十室必有”,明代宋应星在《天工开物》这样记载着,至少从宋代开始,棉花在我国已经开始普遍种植,棉花在两宋时期逐渐成为我国农业发展的一项重要经济作物。直到今天,作为我国支柱产业之一的纺织业在国民经济中占据的地位举足轻重。纺织业的生产离不开棉花,作为仅次于粮食的第二大农作物,棉花是关系国计民生的战略物资,是涉及农业和纺织工业两大产业的商品,是全国1亿多棉农收入的主要来源,是纺织工业的主要原料,也是广大人民群众的生活必需品,棉纱、棉布和服装还是出口创汇的重要商品。

但是,我国棉花种植的发展道路并不是一帆风顺的,20世纪90年代,我国棉花种植产业的发展面临着一场巨大的灾难,而在这场灾难中,一批棉花科技工作者为中国棉花种植事业的发展建立了卓越的功勋,这其中,少不了喻树迅的名字。

喻树迅自1979年从华中农业大学毕业后,一直在中国农业科学院棉花研究所从事短季棉育种工作。30多年来,他先后主持“九五”国家攻关棉花专题、国家棉花改良中心、国家转基因棉花基地、国家转基因棉花产业化、863、973等16个重大科研项目,培育出12个棉花新品种,在全国主要棉区累积种植2亿亩,取得社会经济效益190亿元。成果奖励10项,其成果“适合麦棉两熟夏套棉花新品种的中棉所16”获国家科技进步一等奖(第2名),“适合麦棉两熟的夏套低酚棉-中棉所20”、“生化辅助育种技术选育优质、多抗丰产系列新品种—中棉所24、27和36”,获国家科技进步二等奖(第1名)。他提出的我国短季棉三大生态区的划分、早熟性状遗传分析及遗传力确定早熟性状高效选择方法、生化遗传辅助育种对早熟不早衰性状的有效选择、低酚棉隐性基因纯合与花器官特异性相结合解决基因分离与异花串粉保纯,早衰、优质基因克隆等研究结果得到同行认同与采用。

棉花种业的“内忧外患”

1992年,中国历史上发生了最严重的虫灾——棉铃虫大暴发。棉铃虫铺天盖地,一个县的棉田,一天下来,捕捉的虫子能以吨计,虫子堆如小山。棉铃虫的飞行距离能达1000公里,它们迅速越过长江,越过黄河,蔓延到新疆。农民谈虫色变,欲哭无泪。

“我再也不种棉花了。”在河南安阳棉区,农民王阳明发疯似地哭喊着,他挥着砍刀,将自种的十来亩棉田里光秃秃的棉秆砍光拔尽。棉铃虫把大片的棉田啃咬得千疮百孔,有人形容,棉铃虫除了电线杆子不吃,什么都吃。各种农药都用上了,一天打20多遍,加大剂量,甚至用原液浸泡害虫,仍然不死。诱蛾灯、人工捕捉虫,无所不用其极,为了鼓励捉虫,2角钱收一公斤虫。可棉铃虫疯狂进攻,防不胜防。全国一年治虫的农药花费70亿元,农药中毒事件频频发生。原先,亩产65公斤左右的棉花减少到11.5公斤。虫灾使经济损失100多亿元。辛苦付诸东流,农民血本无归。情急之时,时任农业部部长的刘江立下悬赏令:“谁能治住棉铃虫就奖谁100万元!”

悬赏像一记耳光,打在棉花科研人员脸上,痛在他们的心里。“搞棉花研究的救不了棉花,还算是什么科学家!”此时,国外一家跨国公司已培育出世界第一个Bt基因“苏云金芽孢杆菌”抗虫棉,并迅速产业化。他们把目光瞄准了世界产棉大国——中国。外方代表送来了最先进的武器,希望和中国合作杀灭棉铃虫。条件是,只要出9000万美元,就可以得到转让的转基因抗虫棉技术。

9000万美元,换来的是不包括专利核心技术的转基因植株,而不是整个种质。这意味着,技术你可以用,专利权不属于你,合同期30年,中国不能进行转基因抗虫棉育种。

棉花是我国重要的战略物资,其生产遭到破坏也危及着我国的国家安全。多年的棉铃虫暴发使得国家经济损失高达数百亿元,作为我国出口创汇支柱产业之一的棉纺织业的大宗出口也受到了严重影响。

内忧外患的双重危机使得抗虫棉的研发迫在眉睫!1991年,在科技部“远瞻前沿,背靠土地”的精神激励下,国家863计划正式启动了棉花抗虫基因工程的育种研究,中国作为植棉大国无抗虫棉的历史从这一刻开始被改写。

艰难的竞争之路

“我们要在竞争中取胜。不管道路多么坎坷,一定要研制出国产转基因抗虫棉。”我国棉花科技人员下定了决心,到1993年年底,我国创新性地培育出转基因棉花植株,成为继美国之后第二个拥有Bt杀虫基因自主知识产权的国家!跨国公司高价出售转基因抗虫棉技术没有指望。但他们并没有打道回府,而是以迂回战术,抢占中国植棉区“大本营”——河北、安徽。他们的战略是,只要占有这南北最有代表性的两大棉花市场,就等于把国外的转基因抗虫棉插在了我们的棉区心脏地带。就可以击破中国所有的棉区。1997年,跨国公司在河北、安徽建立了两个子公司,凭借其成熟、领先的转基因技术优势,一年时间,他们的抗虫棉成了中国棉农的“宠儿”。国外抗虫棉种子供不应求,价格一度高达每公斤80元,不仅增加了棉农的生产成本,还提高了棉花价格。1998年,我国抗虫棉种植面积为380万亩,国外抗虫棉就占到了95%以上的市场份额,国产抗虫棉仅占不到5%的市场份额。

5%!这个数字又一次刺痛了中国科学家的心。在这场战斗中,他们只能赢,不能输。我们同样拥有自主知识产权的抗虫基因,具有相对领先的常规育种技术,为什么抗虫棉在中国境内就无法与美国抗虫棉抗衡?

中国农科院棉花所喻树迅心底发出这样的追问,经过仔细分析,喻树迅认为,棉花转基因技术是为育种家创造基础材料的重要基础,人家是1万个转基因植株,我们才百十株。这成为我国抗虫棉研究的一个主要“瓶颈”,根本无法全面保证我国棉花育种对抗虫棉培育的需要。

在喻树迅的带领下,中棉所的棉花专家提出了棉花规模化转基因技术及其生物技术育种与产业化的构想,并迅速得到了科技部810万元的项目支持资金。中国农科院棉花所、生物所为龙头的科研单位夜以继日,成功研制出具有国际领先水平的双价抗虫基因及双价基因抗虫棉。

为了打破转基因技术规模化“瓶颈”,科技部启动了“国家转基因棉花中试及产业化基地”项目,国家发改委启动了“国产转基因抗虫棉种子产业化”项目。在河南省安阳市的中棉所,一个功能齐全的棉花转基因材料“工厂式”的生产流水线建成了。这是世界上唯一可以同时采用农杆菌介导法、花粉管通道法、基因枪轰击法快速获得转基因抗虫棉新材料的技术平台。中棉所通过自主研发和不断创新,用这三种方法,使基因转化周期由原来的12个月缩短到5~7个月,嫁接成活率达90%以上,中棉所已具备每年可获得转基因棉花材料1万株的能力,与国外跨国公司水平基本相当。棉花所的科技人员将其中的600余份稳定的抗虫基因材料,提供给育种家。

利用农科院生物所的Bt基因,中棉所育成转基因抗虫棉37、42、45和50。中棉所42和45很快分别成为短季棉和春棉的主栽品种,中棉所45成为第二个通过国家审定的我国拥有自主知识产权的双价抗虫棉新品种。到2002年,我国国产转基因抗虫棉占据30%的市场份额,2003年首次超过美国,2004年则占62%的市场份额,彻底打破了美国抗虫棉的垄断地位。抗虫棉的种植,有效地控制了棉铃虫的危害,农药用量减少60%~80%,农药中毒事件降低了80%;国产转基因抗虫棉每亩还可增产皮棉7公斤,增收节支约120元。在全国9000万亩棉田里,中棉所的抗虫棉新品种占到了5000多万亩,我国具有自主知识产权的抗虫棉已经从最初5%的市场份额,发展到如今70%的份额。创造社会经济效益150多亿元。在没有硝烟的高科技大战中,中国的转基因抗虫棉打胜了这一仗。

喻树迅把全部的精力都放在了工作上,作为一个棉花育种专家,他成功的缓解了我国粮棉争地的矛盾,同时改变了几百年来沿袭的耕作制度,他培育的棉花新品种被撒在两亿亩土地上,创造的经济效益近两百亿元。2006年,为了表彰他在农业科研上所作出的突出贡献,喻树迅荣获了首届中华农业英才奖。

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