孙寰研究员开创杂交大豆研究

文/常汝镇

孙寰研究员是文革前从沈阳农学院毕业的研究生，我大学同班的一位同学也考入沈阳农学院，与孙寰同为著名的耕作学教授徐天鍚的学生，徐教授留美回国，在上海复旦大学任教，20世纪50年代高校院系调整时到沈农。他主张平作，而东北农学院的秦家熹教授主张垄作，有着不同的学术观点。学校假期我回沈阳曾到沈农去看我的同学，当时沈农的研究生有专门的自习室，门上还有某年级某班学生负责研究生自习室打扫卫生的牌子，可见当时沈农的研究生学习条件是很好的。

孙寰研究生毕业后分配到吉林农科院，文革期间多在实验农场劳动锻炼驾驶拖拉机耕地作业。但会抽时间继续学习英语，所以他英语水平较高，改革开放以后是最早派出的访问学者，到衣阿华州立大学（Iowa State University）进修，在Palmer教授的实验室从事细胞遗传学研究，这为他回国后从事杂交大豆研究打下了基础。同期在该校作访问学者的还有盖钧镒院士，他在Fehr教授的大豆遗传育种实验室进修。1983年在长春召开第二届中美大豆学术讨论会时，他们二位是骨干力量，因为他们既熟悉大豆又有英语基础。1990年，孙寰（时任吉林农科院副院长）、盖钧镒（时任南京农业大学副校长）和我，在农业部费开伟（时任科技司副司长）带队下赴美访问。其间在伊利诺伊大学（University of Illinois）考察访问时，与Illinois州大豆协会的一些负责人（也是种植大豆的农场主）座谈，组织此次座谈的Kauffman教授请孙寰介绍中国大豆生产情况，他能流利地用英语进行介绍与回答问题。

1983年回国后，孙寰最初也是进行大豆细胞遗传学方面的研究，他在栽培大豆中发现了大豆染色体倒位系。由于80年代初开展了野生大豆考察，他对野生大豆进行了细胞学研究，对野生大豆中染色体易位和具4个随体的特殊基因型进行了深入研究，采用涂片法对4个随体野生大豆核仁数目进行观察，4个随体野生大豆细胞核一般只有1个核仁，但有时出现双核仁，他对此进行了分析，4个随体材料中多出的2个随体推测其来源可能的途径，是带有随体的一小部分染色体发生了重复和易位，或2条带随体的染色体发生重复，同时又丢失了2条染色体，整个染色体数仍保持40，而在栽培大豆中尚未见到4个随体的报道。

孙寰和他的课题组利用14省176份野生、半野生大豆，在全国布置6个试验点，与相应熟期的栽培大豆杂交，测验野生大豆染色体结构变异。研究发现我国野生大豆染色体易位频率为73.3%，倒位频率为7.4%，染色体正常的仅为19.3%。随着进化程度的提高，易位频率逐渐降低，到栽培大豆易位频率降为零。由于中国野生大豆染色体易位和倒位频率高，孙寰建议在利用野生大豆为亲本时，最好利用无易位的材料。

孙寰研究员在野生大豆细胞学和细胞遗传学研究上的重要贡献，是通过栽培大豆与野生大豆的种间杂交，创造了世界上第一个质-核互作雄性不育系。他以栽培大豆167（汝南天鹅蛋）为母本，以野生大豆035为父本进行杂交，F1高度不育，而反交F1花粉育性正常，正反交育性的差异，表明栽培豆167细胞质对决定后代的育性起关键作用，从而确定167含有不育细胞质。以035为轮回亲本，经多次回交核置换，1993年育成了具有野生大豆表现型的质-核互作雄性不育系OA和保持系OB，这一野生大豆不育系花粉败育率99%以上，不育株率100%，在《科学通报》上发表了《大豆质-核互作不育系研究》。

由于野生大豆难以在杂种优势利用上直接应用，孙寰又以OA的BC3为母本，通过大规模测交，于1995年育成了第一个栽培大豆细胞质不育系YA和同型保持系YB（伊川绿大豆），同时也找到了恢复系，实现了“三系”配套，这为大豆杂种优势利用开辟了道路。这一研究在大豆领域属于开创性成果，处于世界领先地位。1994年该成果获得了吉林省科技进步一等奖，1998年又获农业部科技进步二等奖。同时，在20多个国家申请了国际发明专利，具有我国独立的知识产权。

孙寰在获得细胞质雄性不育系的同时，又对细胞质雄性不育遗传特性和育性稳定性进行了研究，通过遗传试验证明，具有汝南天鹅蛋胞质的不育系属配子体不育。将不育系OA和保持系OB在不同年份、不同地点种植，观察花粉的育性，其结果不育系OA不育率接近100%，又在不同温度和光照条件下观察其育性，OA的花粉败育率均在99.6%以上，不育性极为稳定；保持系OB在不同温度和光照下均表现高度可育。孙寰还明确指出，在不育系选育初期，就应该注意育性稳定性，与不育系的稳定性相比，杂种F1的育性稳定性更为重要，这在很大程度上决定一个杂交种能否在生产上大面积应用。

创造出细胞质雄性不育系，实现“三系”配套，仅是大豆杂种优势利用的第一步，接下来的一系列研究可称为大豆杂优利用的攻坚战，包括强优势组合的选育，昆虫传粉试验，高异交率不育系选育，制种环境的选择与控制，制种时父母本比例的配置，种子质量控制等多个环节。孙寰带领课题组一一进行研究，尤其在高异交率不育系选育及昆虫传粉上花费大量精力，取得较好的效果，使杂优利用呈现出利用前景，已选育、审定了系列杂交大豆品种，区试和生试结果表明，杂交大豆品种增产显著。“质核互作雄性不育大豆及生产大豆杂交种的方法”2000年获得了中国专利，2006年这一开创性研究成果获得国家技术发明二等奖。很巧的是这一年我和张孟臣研究员担任国家成果奖遗传育种专业组评审，主审大豆的成果项目。孙寰研究员开创的杂交大豆研究带动了中国大豆杂优利用研究的进一步发展，连续列入了国家“863”项目。我曾多次参观他的杂优大豆现场和相关活动，相信杂交大豆终会有突破而大面积推广的时候。现在他已把这一研究传递给年轻一代，赵丽梅研究员主持这一研究，已经审定的杂优大豆品种杂交豆1～5号以及吉育607等。2013年9月下旬我与刘忠堂研究员一起应邀到杂交大豆制种基地考察测产，在完全开放，也无任何人工放蜂等措施的条件下，制种产量已很可观，为实现大面积制种又前进了一步。

孙寰研究员对大豆产业的发展也十分关心，强调提高大豆产量，他近几年去美国访问时，专门抽出时间，到美国创造大豆高产记录的农场考察，回来撰文加以介绍。在论述大豆产业发展上，他能客观地提出自己的意见，源于他对中国大豆生产的了解。他曾多次到美国考察和做研究，还到巴西、日本、韩国等地考察，熟知世界大豆生产发展情况。他多次参加世界大豆研究大会，两次中美大豆学术讨论会也都出席，他发起并主持了国际大豆加工利用会议。即使现在组织大型国际会议也要投入很大精力，而1990年时所费力气更大，会议在当时的吉林农科院所在地公主岭举行，仅交通问题就颇费周折，国外代表要先到北京，再转往长春，又从长春接到公主岭，即使国内代表的回程票也花费不小的力气，能完满地举办这次会议，看出孙寰副院长的组织协调能力。此后国际大豆加工利用会议每4年举办一次，一直延续至今，他作为这一会议的发起者，应邀参加其后的会议，并在大会上做主旨发言。

孙寰人很聪明，知识面广，说话有条理，表达清楚，为人开朗，淡泊名利，他培养年轻人接续他开创的研究。孙寰曾担任吉林农科院副院长，吉林农科院首席科学家、吉林省省级专家。从1989年起担任中国作物学会大豆专业委员会副理事长，直至2011年。他主编了《吉林大豆》一书，参加《野生大豆生物学》等著作的编写，在《科学通报》、《大豆科学》等刊物上发表论文多篇。

我和孙寰相识多年，每年大多有机会借参加会议或者考察活动等见面，大多时候也有刘忠堂研究员在场，我们见面会有很多交流，谈论农业生产、谈论大豆产业、从大豆育种、栽培到生产无所不谈，每次都是相见甚欢。有时董钻教授、盖钧镒院士也在一起，几位从事大豆研究的老人相见其乐融融，看到中青年大豆科技工作者成长起来，大家都十分高兴。