城市里的麦田守望者!来看看五位博士“农民”,怎样度过忙碌的一天?

农村大众陈建志
2021-05-31 14:10:08     来源:大众报业·农村大众客户端

没有多少人知道,在高楼林立、寸土寸金的省城济南市区,还有一片260余亩大的小麦田。

但它不是普通的小麦田,而是用作科学研究的小麦试验田;当然,在这里头戴草帽、顶着烈日、辛勤劳作的也不是普通的“农民”,而是一个农业科研专家群体——山东省农业科学院作物研究所的科研人员。

山东省农科院小麦试验田。

这片麦田,位于济南市历城区工业北路南边、山东省农科院办公区东侧。

在这里,每天都在发生怎样的故事?专家们是怎样管理小麦的?

麦收前夕,5月25日,大众报业·农村大众记者走进这片试验田,选择其中一个团队——该所小麦资源创新与利用团队。拍摄他们一天工作中的数个场景。

出场人物:

团队学术带头人:楚秀生研究员(博士);

团队成员:隋新霞研究员(博士)、崔德周博士、李永波博士、黄琛博士。

01

一畦畦长相各异的小麦,正在接受鉴定评价

6:45,山东省农科院创新大楼14楼,团队办公室。

楚秀生研究员主持团队成员碰头会,交流前一天的工作,分析遇到的问题,安排当天的工作。

会后,一行五人骑着电动车,赶往小麦试验田。

试验田的四周,围着一圈栅栏。南边有个出入口,平时铁门紧闭。

7:30,楚秀生一行抵达试验田,来到门前,对准门禁,刷脸,铁门开启。进入试验田,打眼往北望去,一畦畦、一方方的小麦茎秆挺立、叶片高举,似乎与其他麦田没有多大差异。

仔细瞅瞅,这里的小麦植株高矮不一,有些叶片和麦穗翠绿,有些略微泛黄,成熟度也不一致。

团队成员在试验田里,研讨业务。

“这里是小麦种质资源繁种、鉴定和评价圃,种植了资源库保存繁种的材料,以及新引进的国内外小麦材料。南边种植的是团队近年来选育的多个新品种、新品系”,楚秀生手指一个个竖立在试验田中的牌子——济麦70、济麦379、济糯麦1号……

其中,有的已经通过审定,有些正在参加区试或者生产试验。济麦70,是2020年通过山东省农作物品种审定委员会审定的,高产稳产广适,突出特点是抗倒伏性强,能够抵御强风侵袭。济糯麦1号,也通过了山东省审定。这个品种是特殊用途小麦,可用来制作年糕、汤圆等。

02

观察患病植株,看茎基腐病为害有多大

8:30,楚秀生走进试验田,看准一枝干枯的小麦,弯腰拔了出来:“这是得了茎基腐病的一个分蘖,大家都看看,茎的基部都腐烂了。”

楚秀生研究员(左)讲解患茎基腐病小麦与正常小麦的区别。

他又拔出一个正常的分蘖,与得病的并排在一起,对比分明:正常的分蘖硬硬地挺立着,上部叶片和麦穗碧绿;得病的分蘖基部腐烂,快要断裂了,上部叶片和麦穗一片枯黄。

他继续讲解:最近几年,多地发现患茎基腐病的小麦。小麦产量是由亩穗数、穗粒数和千粒重等因素决定的。一旦得了茎基腐病,子粒干瘪,甚至无粒,导致亩穗数、千粒重都降低,即使看起来亩穗数很多,但由于死穗,使亩产大受影响。建这个圃的目的之一,就是看看有没有抗茎基腐病的种质材料。

03

年轻博士立志:选育抗赤霉病品种

10:20,新种质创制、筛选圃。头戴草帽、身背背包,年轻的女博士黄琛打扮得像一名农民。她正站在小麦畦梗上,观察小麦灌浆情况。

黄琛博士在小麦试验田工作。

她说:“我的目标是,培育综合农艺性状优良、抗赤霉病的小麦新品种。”

赤霉病是小麦花期最严重的病害之一,主要由禾谷镰刀菌引起。这种致病菌一方面导致小麦减产,还会产生呕吐毒素,一种三级致癌物。凡是严重感染赤霉病的小麦,收获的麦粒不仅人不能吃,也不能作畜禽饲料。

黄琛面对的,可是一道世界级难题。一方面,小麦赤霉病是多基因控制的复杂性状;另一方面,目前栽培小麦品种中赤霉病抗源材料的来源较少。

黄琛透露,“我正在用含有抗赤霉病基因的种质资源、品种和综合农艺性状优异的小麦品种,组配杂交组合。我2020年4月入职山东省农科院作物所,加入小麦资源创新与利用团队,到现在为止只有一年时间,工作处于起步阶段。”

04

远缘杂交,创制小麦新种质

11:00,在新种质创制、筛选圃工作的,还有一位年轻的男博士,叫崔德周。他正在做的课题是小麦远缘杂交。

当前,小麦育种主要采取品种间的“优优配”,导致生产上大面积推广的小麦品种遗传同质化程度非常高,给小麦生产带来了潜在风险。破解这个问题的途径之一,就是通过远缘杂交,丰富遗传物质的多样性,来创制新种质。

小麦近缘种含有丰富的抗病、抗逆、优质基因。

崔德周说:“野生二粒小麦,就是小麦的一个近缘种,它含有抗条锈病基因。这几年,我正在用野生二粒小麦,与具有高产、稳产、广适等性状的济麦22杂交,创制抗条锈病的新种质。目前通过杂交、回交,已经做到了第三代、第四代。”

他期望,继续做下去,数年之后,能得到一个理想的新种质,既保留济麦22优良的农艺性状,又能抗条锈病。

崔德周博士在小麦试验田里,观察小麦。

在试验田里,团队成员们忙到12:30,才去单位餐厅吃午饭。之后,回到办公室,稍事休息。

05

种质资源库,保存着山东几乎所有的小麦品种

13:30,楚秀生骑着电动车,赶往1978年建成的小麦种质资源库老库。

在这里,保存着山东省几乎所有小麦育成品种,还有所有山东小麦地方品种。“只有一个育成品种,未收集到,就消失了。”楚秀生遗憾地表示。

拉开一扇厚重的大门,楚秀生走进室内,眼前的一切仿佛一个庞大的中药铺,不足100平方米的房间,四周竖立着一个个木橱,橱子上安装着一个个抽屉。他拉开一个抽屉,从中拿出一个盒子,打开,里面全装着麦粒。

“这些种质资源,都是陆续从全省各地、省外以及国外收集来的,凝聚着作物研究所一代代小麦资源管理人员多年的心血,弥足珍贵。”楚秀生说。

不过,这座种质资源库太简陋了,室内温度与室外一致,小麦种子在这里只能保存5年。要想继续保持种子活力的话,需要每隔3-5年繁育一次,然后用新繁育的种子替代原来的老种子。

如何解决种子长期保存的问题?2010年10月建成并投入使用一座新种质资源库——位于山东省农科院的山东省农作物种质资源中心种质保存库。

李润芳主任(左)与楚秀生研究员交流种质保存经验。

跟随种质资源库主任李润芳走进新库。她说,这个资源库容量大,按照设计能力,可保存20万份种质资源。目前已入库4.5万份,包括小麦1.8万份。新库标准高,实行现代化管理。其中中期库贮藏温度为-4℃左右,种子贮藏10-20年,仍可正常发芽。

06

探索未知世界,发现干旱会引起小麦细胞自噬

14:40,分子生物学实验室里,李永波博士正在做小麦抗旱机理研究。

最近,他有一个新发现:干旱可引起小麦细胞自噬;抗旱小麦品种细胞自噬能力强于不抗旱品种。

何谓细胞自噬?从字面上看,是细胞自己吃自己。实际上,是指细胞把其内部有害和不必要的成分降解、回收,再利用的过程。

李永波的研究表明,干旱胁迫下,小麦通过细胞自噬,可以增强抗旱性。进一步研究发现,抗旱小麦品种细胞自噬水平显著高于不抗旱小麦品种。这一新成果,5月发表在国内一本知名学术期刊《植物遗传资源学报》上。

小麦是全球最重要的粮食作物之一,干旱严重影响小麦产量,因此深入研究小麦抵御干旱的分子机理,有助于培育抗旱小麦新品种。

李永波博士在做实验。

07

缩短育种年限,花药培养技术显威力

15:30,组织培养实验室里,一个无菌超净工作台,一双灵巧的手,一名科研辅助人员正借助显微镜,在培养基上仔细接种小麦花药。

隋新霞研究员说,把小麦花药接种在诱导培养基上,诱导产生胚状体,胚状体在分化培养基上再分化成为单倍体幼苗;单倍体幼苗经壮苗培养后,通过秋水仙素处理,它的染色体加倍后,能够正常结粒。这样便可以培育出正常的双单倍体小麦品系。

运用常规育种技术,培育一个稳定遗传的小麦新品系至少需要5年时间,而运用花药培养技术,由于遗传稳定快速,可以缩短3年时间。

隋新霞研究员在实验室工作。

08

夜幕降临,实验室的灯光亮了起来

夜幕降临,喧嚣一天的城市逐步归于寂静,实验室的灯光亮了起来……

就是依靠这样一天又一天,一年又一年的辛勤劳动,小麦种质资源创新与利用团队收获了沉甸甸的果实:创制出一批综合农艺性状优良的小麦新种质,其中济麦70、济糯麦1号通过山东省农作物品种审定委员会审定;43个品系参加区试和生产试验。他们还获得山东省科技进步奖3项、植物新品种权5项、国家发明专利7项。

团队的部分获奖证书。

大众报业·农村大众记者 陈建志 张婷

责任编辑:薛程程    
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