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农业科学家成为农业现代化“跑道”上的“跨栏者”

生物技术 时间:2019-11-25 19:15:41 作者:莫敖坤
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从遗传上看,水稻和玉米是二倍体,小麦是六倍体。上天早就决定了杂交小麦育种的复杂性。那么,科学家该怎样攻坚?

人类实现转基因技术已有30多年,讨论也从科学延伸到政治、经济、宗教甚至道德领域。在是与非的不间断论战中,科研工作者该做些什么?

农业年用水约3600亿立方米,缺口达300亿立方米以上;一公顷要用纯氮600公斤,而美国这一数字仅为150公斤。怎样做才能把水肥总量降下来,又不影响粮食增收?

一道道难题,摆在农业科学家眼前,成为农业现代化必须跨过的栏。在北京市农林科学院里,有一支“青年科研突击队”,正以自己的辛劳和智慧,尝试着去跨过这些栏。

张立平:分子机理研究的“麦田守望者”

“全世界做杂交小麦育种已有60多年,一直没有真正成功。”北京杂交小麦工程技术研究中心张立平研究员说,“杂交小麦就像一个长达半世纪的梦,一直是我们追寻的目标。可喜的是,我国小麦光温敏雄性不育资源的发现和应用,为实现这个梦想点亮了明灯”。

雄性不育是植物界一种普遍存在的现象。“小麦为自花授粉作物,在配制杂交种子过程中,用雄性不育系作母本进行杂交种子生产,既可省去人工去雄的过程,又能降低成本、实现规模化种子生产。”她说,“在现代生物学快速发展时,我们在小麦光温敏雄性不育分子机理方面做了一些研究”。

从2003年开始,杂交小麦分子育种团队以研究小麦光温敏雄性不育机理、遗传模式、分子标记等为主,逐步开创了二系杂交小麦分子育种研究。

2010年,北京杂交小麦工程技术研究中心成立了分子育种系,包括遗传机理、转基因、DNA指纹、细胞工程和品质分析五个研究室。经过持续攻关,他们基本明确了BS型小麦光温敏雄性不育系遗传学研究规律,初步揭示了雄性不育的细胞学特征和雄蕊细胞骨架信号通路。

“杂交小麦育种就像‘千里有缘一线牵’,在万千品种中找到合适的配对并不容易。”她说,“我们将基于建成的农业部唯一一家小麦品种DNA指纹数据库和技术平台,进一步提高杂交小麦育种的成功率和选育效率。”

刘亚:转基因玉米的“储备大使”

“肉、蛋、奶从哪里来?这些肯定离不开饲料。”玉米研究中心副研究员刘亚说,“不过,作为主要饲料原料来源的玉米,目前仍存在着一定的缺口。调查显示,到2020年,缺口大概有2000万吨。”

在他看来,按照常规技术,“缺口”很难补上,“未来二三十年,发展生物技术,包括转基因,是一个大方向”。

自转基因技术出现起,福音还是祸患的讨论就从未停止过。不过,他认为,争议可以继续,产品可以讨论,但科研不能停下。“我们要在科研上进行储备。这是不争的事实。比如,怎样让农作物更加抗旱、高产?”

他谈起了曾经参与的一项名为“抗旱转基因玉米新品种培育”的研究。“植物抗旱性是由多基因控制的复杂性状,常规育种难度较大,将促进根系发育和胁迫响应的抗旱基因同时导入玉米,通过多个抗旱基因的协同效应,可以有效提高植物的抗旱性”。

利用来自盐芥、柳枝稷、高粱等抗逆植物的抗旱关键基因,他的转基因研究团队已创制出一批抗旱转基因玉米新种质,其中一部分已进入中间试验阶段。经过多年多点抗旱性鉴定,部分转基因玉米材料已表现出一定的应用前景。

“转基因研究,对于选育优良的玉米新品种很有帮助。尽管用在田间地头还没有时间表,但我们在实验室里的研究不能放松。”他说。

刘松忠:果树“傻瓜化管理”的“科技园丁”

“未来的果树要实现‘傻瓜化管理’。”林业果树研究所梨研究室主任刘松忠说,“这样就能解决当下果树产区面临的问题。”

他谈到了水和肥,“比如北京,一亩地用400—500方水,但政府明文规定上限是100方。用水量怎样才能减下来?农民过于依赖肥料,一公顷要用纯氮600公斤,但在美国这个数字是150公斤”。

在他看来,“水肥一体化”是解决之道,“国外的技术很成熟,但他们多是农场模式,而且土壤也不同。这些技术并不适用。”

针对我国北方主要果树产区土地条件差、土壤有机质低、化肥用量大、自然降水与果树需水不协调及施肥、灌水方法不合理等问题,他经过系统研究,发现了2/4根域灌溉常规水量的75%可有效确保树体正常生长;通过系统研究砂土、土壤有机肥不同改良水平和根域空间对苹果生长、生理特性的影响及其节水保肥效果,他着手解决果园有机肥施用方法不科学、用量不合理等问题。

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