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小麦遗传育种学家、中国科学院院士
——李振声

2022-05-24

干旱地区农业研究 2022年3期
关键词:麦草品系染色体

李振声(1931年2月-),小麦遗传育种学家,农业发展战略专家,中国小麦远缘杂交育种奠基人,中国科学院院士。主要从事小麦遗传与远缘杂交育种研究,同时开展了农业发展战略研究,系统研究了小麦与偃麦草远缘杂交并育成了“小偃”系列品种,育成了‘小偃4号’‘小偃5号’‘小偃6号’等高产、抗病、优质小麦品种,创建了蓝粒单体小麦和染色体工程育种新系统,开创了小麦磷、氮营养高效利用的育种新方向。曾获国家技术发明奖一等奖、何梁何利基金、国家科学技术进步奖等奖项,2007年获国家最高科学技术奖。

李振声院士几十年如一日把解决中国人粮食问题放在第一位,在小麦远缘杂交和染色体工程研究方面做出了重大贡献,为我国农业持续发展奠定了坚实的基础。

历经饥荒磨难,立志众生温饱

1931年,李振声出生于山东淄博,历经战乱和饥荒之苦。他谨记父亲遗训——“聚钱财莫如为善,振家声还是读书”,克服了生活中种种困难最终成为大学生。在大学求学期间他就下定决心,毕业后一定要研究农作物,尽可能多种粮、多打粮,让每个农民都有饭吃!就这样一个看似简单而朴素的理念,就成为他为之奋斗一生的事业。

小麦与草杂交,攻克三大难关

1951年,李振声到中国科学院北京遗传选种实验馆(现中国科学院遗传与发育生物学研究所)工作;1956年进入中国科学院西北农业生物研究所(后并入西北农林科技大学)工作,从此开始了小麦育种的潜心研究。

“小麦条锈病”号称“小麦癌症”,往往造成小麦严重减产甚至绝收。李振声深谙现实的需要与农民的困苦,意识到最终还是得靠培育和种植抗病品种来解决问题,从此便下定决心要想方设法培育出抗条锈病的小麦新品种。受小麦起源进化过程的启发,他萌生了通过再次将小麦与草进行远缘杂交使小麦获得抗病性状的想法。尽管困难重重,他仍然决心沿着这条道路走下去。经过多年对牧草的研究,他了解到有一种叫‘偃麦草’的牧草具有很好的抗病性,决定用偃麦草作父本与小麦杂交,使得杂交后代拥有偃麦草的抗病性,从此,便开始了漫长的小麦远缘杂交试验。

在研究过程中面临三大难题:第一,杂交不亲和;第二,杂种夭亡或不育;第三,后代“疯狂分离”。对此,李振声更加确定了攻坚方向,并坚持了20年。首先,李振声采取了各种不同的杂交方法克服了小麦与牧草难以杂交的难题。在通过无数次的牧草与小麦杂交试验后,终于发现了少数雌花和雄花较正常的杂种,并采取正反回交的方法,与普通小麦杂交,得到了正常可育的后代。但是,培育出的远缘杂交的后代材料还只是解决了远缘杂交的前两大难题,由于远缘杂交后代材料遗传基础复杂,存在着不可逾越的“疯狂分离”问题,这就需要用更长的时间和精力对分离世代进行选择、选择、再选择,直至全部性状能够稳定遗传。经过数十年的不懈努力,远缘杂交后代群体经过了优胜劣汰抉择,终于创制出了一批全部农艺性状能够稳定遗传并继承了长穗偃麦草多种抗病抗逆特性的小偃麦远缘杂交新品系。

‘RO’与‘小偃6号’,一个家喻户晓的故事

能否利用小偃麦远缘杂交新品系高代材料育成能够在生产中推广种植应用的新品种,还需要走完小麦远缘杂交育种进程的最后一公里。这就是需要对这些具备了长穗偃麦草抗病抗逆特性的新品系进行进一步的性状改良和鉴定。在进行小偃麦杂交高代品系材料改良过程中,李振声研究员课题组曾应用过红宝石激光处理技术,从中选育出了一个代号为‘7014RO’的优良品系,表现出抗病性、抗逆性强,高产、稳产、优质的特性,深受农户喜爱,并被称为‘RO’(阿尔零)。

李振声带领的课题组1979年从长穗偃麦草与普通小麦杂交的高代品系中育成的‘小偃6号’,不仅抗病性、抗逆性和高产稳产性突出,面粉品质优良也是其最显著的优点,该品种是角质类优质小麦中少有的“琥珀色角质”,克服了角质类小麦一般籽粒发红、颜色较深的缺欠,加工出的面粉白度高、适口性好,这使得‘小偃6号’连续种植20多年,还成为中国小麦育种的重要骨干亲本,其衍生品种近50个,全国累计推广0.2亿多公顷,增产小麦逾75亿公斤!

奠基小麦染色体工程育种,享誉世界

‘小偃6号’的培育成功并未让李振声停止探索的脚步,他循着小麦远缘杂交的轨迹走向更深入的领域。在小麦与长穗偃麦草杂交后代中,他获得了一种籽粒外观呈蓝色的“小偃蓝粒”小麦,随后又开展了“小偃蓝粒”小麦蓝色基因遗传与基因定位研究,发现了这种蓝色基因表型从深蓝到浅蓝具有剂量遗传效应;并将这种蓝色基因定位在了来源于长穗偃麦草的4E染色体上;他的课题组还引入了“中国春小麦单体系统”,与“小偃蓝粒”小麦组配系列杂交组合,成功创制出了新的一整套可应用于小麦染色体工程育种的“小偃蓝单体”小麦系统,为国内外小麦染色体工程育种开拓了新途径。

为了快速将外源优良基因或远缘植物的染色体转移到小麦中,缩短育种周期,李振声和他的科研团队经多年努力终于创建了快速选育小麦异代换系新方法——缺体回交法。利用这种方法,他们只用了3年半时间,便育成了小麦-黑麦异代换系——‘代96’,在全国累计推广面积达67万公顷以上,从而为小麦染色体工程育种的实用化又开辟了一条新路。

李振声及其科研团队还开发出了”VE”蓝标型小麦不育系,将此携带有蓝色标记的小麦不育系应用于小麦杂种优势利用育种,就可以在实现杂交种培育“三系”(不育系、保持系、恢复系)配套过程中,较容易地分辩出不育系籽粒,丰富了小麦杂优育种的方法和途径。

以上在小麦染色体工程遗传育种领域的丰富成果,树立了我国在国际小麦染色体工程遗传育种领域的领先地位,也为李振声研究员赢得了广泛的国际声誉。“小偃蓝粒”为后续学者开展的彩色小麦营养功能育种研究与开发利用工作提供了基础材料。

提高肥料利用率,决战“黄淮海”

20世纪80年代,我国作物施肥量曾与粮食产量同步增长,但是后来尽管施肥量上涨,粮食产量却增长缓慢,既浪费了资源,又污染了环境。李振声便开展了以提高作物对磷肥、氮肥吸收利用率为目的一系列研究工作,培育筛选出了一批“磷高效”和“氮高效”的小麦品种。

李振声在科研的同时,也一直在关注着更加广泛的农业问题,在他担任中国科学院副院长期间,推动了一项影响深远的行动——治理黄淮海地区中低产田的“农业‘黄淮海战役’”。

在周光召院长的支持下,李振声在对黄淮海地区进行充分调研,并与相关地区领导人充分讨论、论证后,从1988年开始,组织了25个研究所的400多名科技人员深入黄淮海地区,与地方科技人员合作开展了大面积中低产田治理工作,对整个黄淮海平原开发,乃至对全国农业的发展都提供了有益经验。

6年之后,我国粮食产量从4000亿公斤增长到了4500亿公斤,仅黄淮海地区就增产了252亿公斤。“黄淮海战役”不仅为促进我国粮食增产做出了巨大贡献,“农业‘黄淮海战役’”的成功经验后来又应用到了国家“环渤海粮仓建设”中低产田改造工程。

知足常乐,甘于奉献

一直以来,李振声都保持着艰苦朴素的生活作风,并将全部科研经费用于青年科技工作者的科研基金。李振声奉献于科研事业,培育出了一个又一个优良小麦品种,为解决国家粮食安全问题做出了巨大贡献,尽管荣誉日增,但他从没忘记初心。他的小麦育种方向总是根据农民的实际需求和客观规律来确定,始终把农民的需求放在心上,不怕吃苦、甘于奉献,李振声曾说,“真正给我打分的是农民。”

尽管后来年事已高,但李振声还是不断地寻找机会,去各地的小麦试验田走走,回到他奋斗过的西北看看。他是如此热爱那片土地和他倾注了一生心血的育种事业,因而被大家亲切地称为“麦田里的守望者”。

(改编自科学技术文献出版社图书《科学家精神·奉献篇》,原作者:吴晓斌,改编:何一哲,翟惠平,邢旭光)

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