温暖人类的棉花使者

夏煜

在中国无数个广袤的棉田地头，时不时会出现一个朴实无华的中年汉子，他那种不是棉农却视棉如命的忘情投入、饱经风霜的面孔和壮实的身影，早为人所熟知和传颂；在一尘不染的育种室中，他几乎经年累月、通宵达旦地天天在这里与棉种、试验设备厮守相伴，不弃不离，只为等待那激动人心的一刻……

安得良棉千萬担，

庇天下寒士皆欢颜

——袁有禄

“衣被天下”的古今传奇

棉花是外来物种，据文献记载和文物考证，最初在2000多年前，我国南部沿海岛屿、福建以及新疆等地，我们的祖先已经开始种植棉花，大约公元六七世纪，棉花种植由边远地区向内地转移。公元13世纪以后，棉花成为我国农业的重要经济作物，并积累了丰富的植棉经验，棉花育种技术水平长时间位居国际领先水平。

早期的中国棉花主要为亚洲棉和非洲棉两种类型。亚洲棉在中国有悠久的历史，主要种植在华南、长江流域和黄河中下游地区，所以称它为“中棉”。非洲棉原产非洲，最初是从中东循着“丝绸之路”传来，因为其植株矮小，所以人们又称它为“草棉”或“小棉”。非洲棉产量低，纤维细短，但早熟，生长期短，传入我国后一直在新疆地区种植。

棉纤维是重要的纺织工业原料。目前，我国棉花的主要种植品种为陆地棉和海岛棉等。陆地棉又称为细绒棉，原产中美洲，19世纪末至20世纪中期，该品种被引进并大面积推广，该品种引进我国后发展迅速，20世纪50年代末取代了亚洲棉，成为我国种植的当家品种。海岛棉即长绒棉，原产于南美洲、中美洲等地。上世纪40年代，在云南一些地区种植长绒棉，新中国建立以后，我国政府在新疆建立了长绒棉生产基地，20世纪末新疆长绒棉种植面积达60多万亩。棉花有一年生和多年生两种，多年生的是灌木，经冬不凋，只有在冬季气温较高的地方才能栽培。一年生的植株较矮，春种秋收，冬季拔秸，明春再种。现在广泛栽培的是一年生的棉花品种。

中国的棉花从无到有，从小到大，其间有着千百万人的艰辛努力，经过漫长的发展历程。在中国传统农业社会中，以家庭为单位，形成男耕女织的自然经济分工模式，是最典型的社会基础组合单元。女性在社会生活中天下有其一，天然地支撑起中国长时间的纺织大国地位，但技术水平长期停滞不前。随着科学技术的不断提升，特别是自从西方发生工业革命以来，不但在纺织技术上得益于大机器支持而后来居上超越了中国，而且在种植育种技术上也一种狂奔，将中国丢在了后边，这无疑是中国传统强势产业的一大损失。虽然如此，但中国在棉花育种栽培、以及纺织技术方面，一直在努力提高自己的水平，也始终在整体规模上位居世界前列。自20世纪50年代以来，我国先后进行了6次品种更换，每次更换使棉花单产提高10%左右，纤维品质、抗病性和早熟性持续提高。

棉花属于纺织工业原料，是仅次于粮食的大宗农产品，是关系到国计民生的重要商品和战略物资，也是重要的经济作物和棉农最主要的收入来源，多年来商品率一直保持在90％以上。所以每年棉花生产面积大小、产量多少、价格高低等不仅关系着棉农的收入，棉花经营企业以及棉纺织厂的经营状况，而且关系着整个国民经济的协调发展。20世纪80年代中期以后，中国已成为世界上最大的棉花生产国与消费国，每年棉花产量与消费量分别占世界总量约1／4和1／3。中国还是世界最大的棉纺织工业国，棉织品和服装亦居世界之首。所以，棉花不仅满足了我国13亿人民衣着需求，而且纺织品服装还向世界各国出口，中国棉花可以说“衣被天下”，温暖四方。

这些年来，我国棉花种植从遍地开花逐渐向优势区域集中，棉花成了这些区域县市的农业支柱产业。据农业部门调查统计，近10年来，我国的10多个省、直辖市、自治区中，有3000多万农户、1亿多农民参与棉花生产。在黄河流域、长江中下游流域棉区，靠发展棉花产业而走上致富路，棉花收入占植棉农户总收入的60％左右，新疆棉区植棉农户收入约80％来自于棉花。看来棉花种植不仅致富了一方百姓，也使我国的棉花质量得到了进一步提高，棉花总产量逐年稳定增长。据农业部种植管理司调查显示2005～2007年期间,三大棉区植棉面积占全国99.85%，比2002年提高0.25个百分点，主要集中在冀、鲁、豫、晋、陕、津、苏、皖、湘、鄂、赣、新、甘等13个省区，10万亩以上(兵团5万亩以上)的大县面积占全国比例为80.9%。目前，中国产棉省、市、区有22个，棉花栽培面积在40万公顷以上的有７个。在我国经济高速发展的大好时机，中国棉业亦将走上新的历史发展进程，成为世界棉业强国。

中国能有此一成绩，不得不让我们铭记那些在长期的生产实践中为此默默奉献的人们。在这里，有一位为中国的棉花育种做出巨大贡献的棉花分子育种专家，他就是大名鼎鼎的袁有禄博士。

袁有禄1967年10月出生于四川简阳，从小天资聪慧，学业优良，志向远大，名传乡里。初学有成的袁有禄，奉“大丈夫必有四方之志，乃仗剑去国，辞亲远游”的古训，于弱冠之年东出夔门，千里求学北京农业大学。因志在农棉，他选修了作物遗传育种专业，历数年寒窗苦读，于1990年从作物遗传育种专业本科毕业。同年，袁有禄以饱学之身，到中国农科院棉花研究所工作，2000年获得南京农业大学作物遗传育种专业博士学位。现任中国农业科学院棉花研究所生物技术研究室主任、棉花分子育种课题组组长，研究员、博士生导师，安阳市市管优秀专家，安阳市劳动模范，参与选育具有推广前景的杂交棉中棉所28、29、38、39、60、70和78等7个品种。他从群体、个体以及分子三个层次上系统研究棉花纤维品质性状遗传，标记到了多个与棉花纤维品质性状有关的主效QTL，多环境表现稳定，现在正在进行标记辅助聚合育种研究。他负责的分子育种课题被安阳市团委授予青年文明号，中棉所29于2005年获河南省科技进步一等奖排名第三，2006年获国家科技进步二等奖排名第七，其他成果奖励6项。他撰写了大量专业理论文章，先后发表论文40余篇，被SCI收录6篇，参加国际学术会议7次，参与编写著作4部。 2004年10月～2005年3月在美国新墨西哥州立大学和加州大学Davis分校，2007年9月～11月在美国德州大学城农业部南方农业平原研究中心作访问学者。

在以袁有禄为代表的广大棉花专家的共同努力以及无数基层棉农的密切配合下，我国棉花生产取得了可喜的成绩和长足的发展，然而袁有禄以专家的高度责任和科学态度再三强调说，在棉花育种领域仍然存在着诸多需要攻克的难题。比如，我国自育棉花品种的纤维品质比较适合纺40支以下的中、低档棉纱，纤维品质中等，基本能满足当前纺织工业的要求，但由于绒长类型单一，纤维强度偏低，纤维较粗，缺少纺40支以上的高档纱的棉花，尤其缺少纺60支以上高档纱及多种档次的需求。随着纺织部门引入喷气纺、气流纺等高效快速的纺纱技术，以及人民群众对衣着要求的普遍提高，特别是在加入WTO以后，我国的棉花市场将更加开放，国际竞争趋于激烈，对棉花品质结构提出了更高的要求。因此要想满足我国纺织工业快速发展的需求并参与国际竞争，必须及时解决棉花生产中出现的新问题，尽快提高棉花纤维品质，培育优质棉花品种迫在眉睫。这一直是袁有禄每时每刻都在认真思考的问题，也是他一刻也不敢轻易卸掉的历史使命。

“衣被使者”的历史使命

海岛棉具有纤维品质好，纤维长、强、细，抗黄萎病等优点，如何有效地将存在于海岛棉中的优异性状基因转移到高产的陆地棉中，是一项具有重要意义的工作。因此，袁有禄主持的课题研究得到了国家“973”计划项目、中央级公益性科研院所基本科研业务专项的支持。

棉花等农作物的重要性状大多数是数量性状，对数量性状的遗传基础进行研究具有重要的理论和实践意义。不少学者利用单片段代换系材料对水稻的许多QTL进行了鉴定和精细定位，并克隆了一些重要性状的QTL，因此，单片段代换系是进行基因分析，特别是QTL分析的理想材料。建立一套单片段代换系，不仅可以挖掘和利用新的基因资源，大大提高QTL定位的准确性和精确性，而且使基因鉴定、基因定位、克隆、分子标记辅助选择和育种这些不连续的环节紧密联系在一起，还可以实现植物分子育种从个别基因利用到基因组的综合开发利用的跨越式发展，同时为基因聚合育种工程积累丰富的基因资源。通过高代回交QTL（Advanced Backcross QTL, AB-QTL）分析法渐渗海岛棉基因入陆地棉的研究，在当时已有报道(Lacape 等，2005），但在此基础上进一步培育棉花染色体单片段代换系材料尚未见报。

为此，袁有禄带领研究团队对不同陆海高代回交群体中棉所36×海1的BC5F3的2660个单株和中棉所45×海1BC4F3的2320个单株进行了产量、纤维品质等性状的综合评价，按照每个家系从中选择5个单株，各选择出665个和580个单株，把入选的单株种植成株行，调查产量、纤维品质等表型性状，并进行了评价，完成了140个渐渗有多个片段的代换系的回交和101个渐渗1-2个片段的代换系的自交。对2010年从（中棉所36×海1）BC5F3、(中棉所45×海1)BC4F3回交群体获得的140个代换片段数>3的代换系进行进一步回交，以期获得更多的片段数更少、片段更小的染色体片段代换系。这些材料为进一步对海岛棉优异纤维品质性状稳定的QTL或基因的挖掘、海岛棉纤维品质遗传基础的深入剖析、优质高产品种创制理论的研究准备了丰富的基础材料。

袁有禄带领课题组深入挖掘来自优异纤维品质材料0-153（四川农业大学培育）及新陆早24（新疆康地公司培育）中与品质性状有关的QTL(数量性状位点)，以大面积推广的陆地棉品种中棉所41选系SGK9708和具有高比强纤维基因的陆地棉优异品系0-153为亲本，构建了196个家系的陆地棉重组自交系（F6:8），进行了4年6试点10环境的田间试验，并对3个产量性状和5个纤维品质性状进行了测定。为挖掘高比强材料新陆早24优异纤维品质基因，袁有禄与课题组以高品质中长绒棉品种新陆早24号为父本，转基因抗虫棉常规品种鲁棉研28号(群体Ⅰ)和高产、优质棉花新品种冀棉516为母本(群体Ⅱ)，构建两个F2和F2:3分离群体，以鲁棉研28号和新路早24群体构建的遗传连锁图谱，利用WinQTLCartographer2.5的复合区间作图法，定位纤维品质相关性状QTL，共检测到14个纤维品质性状QTLs，纤维强度的1个主效QTL（qFS-6-2）在群体Ⅰ和Ⅱ中得到验证，在两个世代均稳定检测到，该研究为分子标记辅助选择育种奠定了基础。袁有禄所带领的课题组通过将分子标记技术和转基因技术与常规育种技术有机结合，探索了棉花分子标记辅助聚合育种新方法，也在国内达到领先水平。

提高棉花产量依然是目前棉花育种的主要目标，研究棉花产量性状的遗传规律对指导棉花产量育种具有十分重要的意义。衣分是棉花重要的产量构成因素，大量资料表明，棉花产量的改进与衣分的提高有密切关系。同时，衣分又与其它产量性状、产量构成因素以及纤维品质性状间存在不同程度的相关关系。因此，对棉花衣分性状的遗传及相关研究尤为重要。此外，他们还大力开展优异纤维品质材料的主效QTL位点的聚合研究，明确了育种低世代基因型大多杂合的群体在基因效应研究中仍然可以利用，表明有必要培育多个基因聚合并纯合的高代重组自交系材料，进一步研究多基因聚合的遗传效应。在科技部、农业部和中国农业科学院等领导部门的大力支持下，在转基因抗虫优质杂交棉新材料创制方面取得了较大的突破，培育了高产抗虫棉中棉所60新品种，优质抗虫转基因杂交棉中棉所70和中棉所78。

中棉所60（审定原代号：sGK中156）是由中国农业科学院棉花研究所、国家半干旱农业工程技术研究中心及中国农业科学院生物技术研究所共同选育而成，是以转基因抗虫棉sGK9708（中棉所41）优系为母本，与优质材料53选系为父本杂交，F1再与中棉所12辐射高代材料杂交，后经单株选择测定品质，培育出遗传稳定的转基因抗虫棉新品系sGK中156，属转基因抗虫常规棉品种。该品种通过了河北、河南、山东、安徽等省的生物安全生产性试验，2009年获农业部颁发的黄河流域《农业转基因生物安全证书（生产应用）》。

为了加快国产转基因抗虫棉推广步伐，使这项具有世界领先的创新性科研成果尽快造福我国上千万植棉农户，2010、2011年在河北省邯郸市永年县广府硅谷千亩农业科技示范园举行了“棉花新品种中棉所60”现场观摩会。科技部农村司农业处、农业部种植业司经作处、中国农业科学院、河北省科技厅、邯郸市科技局、永年县人民政府、永年县科技局和河北、河南、山东、天津、陕西、山西等省有关县农业局与推广中心的有关领导以及各省示范代表共计1000多人参加了会议。

与会的各级领导、专家和代表对新品种中棉所60的示范现场进行了实地观摩和考察。上千亩棉田，60多亩集中连片的“中棉所60”长得整齐划一，长势喜人，棉桃累累，平均每株结桃在30个左右。其综合表现为：茎杆粗壮、叶大、叶色深，生长势强，抗逆性好，不早衰；果枝较长、果节短，株型好，结铃性强，成铃集中；铃大、衣分高，纤维品质好，增产潜力大；抗病和抗虫性好，所需喷洒的农药少，减轻了农民劳作强度。由于“中棉所60”有铃壳薄、吐絮畅、絮朵大、易采摘的特点，确实实现了增收目的，很受农民的欢迎。

“中棉所60”优良的性状引起了与会代表的极大兴趣，来自各省棉区示范试点代表在地头田间纷纷交流起“中棉所60”栽培技术和示范推广的经验。袁有禄说，在国家863计划转基因重大专项支持下，自主研发的中棉所60预计亩产籽棉将达900斤，霜前皮棉增产超过20％。2006～2007年冀中南春播棉区域试验，两年平均皮棉、霜前皮棉产量分别为1587、1507.5公斤／公顷，分别比对增产18.3%和21.65%。优系上半部平均长度29.87 mm，断裂比强度29.59cN／tex，马克隆值4.9，纤维产量、品质性能均表现突出。中棉所60在2009年～2011年在河北永年、冀州、吴桥、山东武城、山西临猗、天津宁河、陕西大荔等地试种示范，均表现增产潜力大。在陕西大荔，2011年9月15日经专家鉴定估算亩产籽棉504kg，在黄河流域棉区首次实现了亩产过千斤。

同時，良种与良好的种植制度紧密结合，也有利于棉农增收和国家棉花产业的发展，对我国棉花生产的示范推广将起推动作用。2011年中国农科院棉花研究所通过与邯郸市科技局合作，在河北永年县硅谷公司300亩千斤棉示范方里，双价转基因抗虫棉“中棉所60”与绿豆套种，由于绿豆在7月份就收获了，不影响棉花生长。套种绿豆亩产约147斤，棉花亩成铃79704个，预计籽棉产量每亩466公斤，按每公斤10元计算，棉花亩收入4660元，加上绿豆亩收入756元，两项合计亩收入5416元，减去棉花、绿豆套种亩成本2000元，亩净收入3416元。该县棉花与西瓜套种，亩净收入5461元；棉花与甜瓜套种，亩净收入5825元。中棉所60还可跟大蒜等农作物套种。实行棉田套种绿豆、西瓜、甜瓜、大蒜等获得成功，探索出了一条棉花高产高效的路子，可给农民带来更多效益。

另外，中棉所70（原代号：MB4608）以双价转基因（Bt+CpTI）抗虫棉新品系sGK中156为母本，陆地棉常规优质系901-001为父本配制成的F1杂交种，在不同生态区都表现出纤维品质突出、早熟、抗病、高產、适应性广，2007年获得农业部颁发的《农业转基因生物安全证书（生产应用）》[农基安证字（2007）第119号]。同时，研究团队首次开展中棉所自育优质棉品种的大规模纺纱试验，中棉所70纤维品质显著优于对照229。6试点棉样都可纺40、60、80支纱，且生产出的40、60、80支纱的纱强力都比229纱要高，说明中棉所70具有纺高支纱潜力，这将大大提高其原棉的附加值。此外，他们培育的中棉所78不但在抗虫抗病方面表现良好，其纤维品质也非常优异。

袁有禄和他的研究团队利用棉花分子育种技术，在海岛棉优异基因的渐渗转育，陆地棉优质基因的QTL定位及分子设计聚合育种等方面，均取得了开拓性成果。棉花育种新技术和优良品种的推广，对棉花生产的可持续发展发挥了重要作用，使我国棉花品种从低水平到跻身世界先进行列，实现了跨越式发展，为我国棉花生产作出了巨大贡献，在中国的棉花分子育种史册上，也实至名归地记上了他的不朽功勋。

“花海”中的人生梦想

作为中国农业科学院棉花研究所生物技术研究室主任、棉花分子育种课题组组长、农业部棉花生物学与遗传育种重点实验室付主任，袁有禄博士对棉花情有独钟，20年来，将自己的大部分时间都放在了棉花育种研究工作上。从棉苗出土、放苗到定苗、收获，在棉花育种试验地，人们总能见到他的健壮的身影。他认真地查看棉花的长势，细数着每一株棉花有几个蕾、结几个桃，观察棉花的吐絮情况，然后在记录本上详细地做着记录，精心培育属于他的那片“花海”！---那白色的“花海”，是他的希望所在，也是他的追求所在。他爱棉花的朴实无华，更爱棉花的温暖裹挟和“衣被天下”的博大情操。“叫它庄稼，五谷中没有它；叫它花，万花丛中没有它。但它实在比所有的花朵都更温暖，更深情。”洁白的棉花为人们送去了温暖，也赢得了人们最衷心的赞美。人们对棉花的无私赞美，其实更是对“衣被使者”们的无私歌颂。

不论在任何社会和历史时代，作为为人类社会大众福祉而默默无闻地奉献着个人智慧的科学家们，他们的人生和事业，是最值得让人尊敬的。在所有科学家中，相较实验室科学家，像袁有禄、袁隆平这种时常要露身户外，与天、地、阳光、风、霜、雪、雨为武，饱受风吹日晒的农业科学家们，他们身上具有农民兄弟最朴实无华的性格和品质，特别是他们在为人类的最基本生存---衣、食而不断付出的幸苦和智慧，则显得更加沉重和金贵，更加让人高山仰止。

川人一般认为“东出夔门天地阔”，即能跃得夔门关之“龙门”者，多半事业可成。袁有禄作为一个有远大的前程与远大的报负农业科学家，深得蜀学之本，视事业和成就如生命，他的职业追求，是成为中国棉花育种领域未来的顶级科学家：准院士或院士，用科技把棉花的温暖传给全天下，终生为他钟爱的棉花事业贡献一份力量。

他常常以此来激励自己，并始终不渝地坚守着自己“衣被使者”的信念，一路默默地走下去。正如开篇所说，“安得良棉千万担，庇天下寒士皆欢颜”，这已成为他此生难以割舍的人文情怀。