李振声:“一麦相承”为苍生

2022-07-27 22:58段永利
科技创新与品牌 2022年6期
关键词:条锈病抗病性杂交

文/本刊记者 段永利

“民以食为天”,小麦与水稻,是中国的两种主要农作物。由于气候、地形等差异,中国形成了南部种植水稻,北部种植小麦的农业格局。坐镇南方的杂交水稻之父袁隆平,2021年去世后,有不少人遗憾地说:“当年为粮食奋战的南袁北李,如今只剩下一个人”。那个人们口中的“李”,就是中科院院士、被誉为“中国小麦远缘杂交之父”的李振声。

今年91岁的李振声,和小麦打了一辈子的交道。他与小麦结缘是因为六十多年前小麦条锈病的大流行,李振声用了30年的时间,攻克了杂交品种后代不育等难题,培育出了持久抗病高产优质的小偃系列品种,还在世界上首创了染色体快速选育的方法。此外,他提出的黄淮海中低产田治理的建议,为我国粮食增产做出了突出贡献。

牧草研究者攻克全球小麦“癌症”

1956年,全国范围内发生了大面积的小麦条锈病,造成的灾害很严重,仅在黄河流域,小麦减产了超过一百亿斤,相当于4000万

人口一年的口粮。

小麦条锈病有“小麦癌症”之称,是小麦生产中典型的气流传播大区域流行性病害,由一种叫做条锈菌的真菌造成的。这种真菌会寄生在小麦叶片上,刚开始侵入时肉眼是看不见的,到了后期病菌症状才显示出来,在小麦叶片上出现一行行的粉状东西,远看小麦叶片是一片黄,像叶片生了锈,所以叫条锈。其具有发生区域广、流行频率高、传染性极强、危害损失重的特点,一旦发病将在大范围内流行,会造成小麦产量的损失,甚至绝收。为此,小麦条锈病严重威胁着小麦粮食生产,威胁着人民的正常生活。

李振声尝过挨饿的滋味,深知能吃饱饭的重要性。为了实现既能读书又能果腹的心愿,他报考了山东农学院农学系,立志要让所有的人填饱肚子。1951年,毕业后的李振声被分配到中国科学院北京遗传选种实验馆,当时,被分到栽培课题组的李振声,负责牧草种质资源的收集、种植与生物学特性的观察研究。几年中,他对800多种牧草的特性了如指掌。也是他的这段经历,为之后研究出杂交小麦奠定了基础。

25岁的李振声响应国家支援大西北的号召,奔赴落后贫瘠的陕西杨陵,本来研究牧草培育的他,在中国科学院西北农业生物研究所开始了长达31年的小麦研究生涯。

攻克小麦条锈病,成了当时一个世界性的难题。

李振声了解到引起小麦条锈病大流行的主要原因是,当时小麦品种的抗病性太差,病菌变异的速度快,平均5年半就能产生一个新的病种,而育种的速度慢,至少8年才能培育成一个小麦新品种。有着长久牧草研究经验的李振声看在眼里,急在心里,并产生了一种想法:农民精心栽培的小麦体弱多病,而无人管理的野草却长势良好,是否可以让小麦与野草杂交来培育抗病性强的小麦基因呢?

让风马牛不相及的野草和小麦杂交,这项研究当时国内没人尝试过,也普遍不被看好,李振声当时心里也没底,但他坚信科学的探索需要创造性的思维。

为解决小麦条锈病这一世界性难题,李振声另辟蹊径,开始对远缘杂交进行深入研究和探索。在历经无数次试验、无数次的失败后,上世纪八十年代中期,李振声带领课题组发现了小麦远缘杂交不亲和、杂种后代不育、“疯狂分离”等难题。通过对800多种牧草特性的鉴定,他发现野生的长穗偃麦草不仅自身具有突出的抗病性,让小麦黄锈病的发病几率逐年降低,而且它还具有丰富的抗逆基因,有助于生物在盐碱、干旱、低温、涝害等不利环境下生存。

我国小麦种植历史悠久,但亩产量一直不高,除了条锈病因素影响,还和小麦的“脆弱”不可分割。其对于天气变化的适应力不强,比如骤降的雨水会给小麦带来青干现象,一种是久旱无雨的“撑死型”青干,一种是久雨猛晴的“蒸死型”青干。这两种现象都属于水分收支失去平衡,小麦株体地下部与地上部生理代谢失调,迫使植株自身失水干枯死亡。

让李振声至今难忘的是1964年6月14日,连绵40多天的阴雨突然放晴,几乎所有的小麦都遭受了“蒸死型”青干现象,但是与长穗偃麦草杂交的小偃麦55号却依然状态良好,这一发现让他欣喜若狂。当然,李振声的研究并没有止步于此,他又在小偃55的基础上做了多次试验,到了上世纪80年代,终于培育出了具有持久抗病性、高产的小麦新品种——小偃6号。

小偃6号的问世,这是李振声第一次实现了野草与小麦的杂交。这个品种的小麦育种期仅有三到四年,少于条锈病变异的时期,在小麦发病之前,就能够诞生新的小麦,解决了这个困扰世界农业的难题。

麦田守望者为小麦寻“相亲对象”

由于小偃系列抗病性强、产量高、品质好,在黄淮流域冬麦区广泛种植,随着小偃6号的成功,陕西民谣“要吃面,种小偃”一时间广为流传。

随后,经过认真分析,李振声决定开始染色体工程育种研究,在世界上首创了一套全新的快速选育小麦异代换系的新方法——小麦缺体回交法,大大地缩短了杂交育种时间。他的这一成果,为小麦染色体工程育种开辟了一条新途径,也引起了世界遗传学界的高度重视。在西安“首届国际植物染色体工程学术研讨会”上,来自15个国家的专家学者对李振声的科研成果给予了高度评价。

20世纪末,西方国家对中国的粮食生产普遍存在着“担忧”,认为中国人口多,自产粮食不够吃,美国世界观察研究所所长莱斯特·布朗1994年出版《谁来养活中国?》一书,暗讽中国给世界增加了负担。

实际上,经过不懈努力,李振声和他的同事们将染色体工程技术引入小麦育种领域后,李振声成功培育成小偃麦八倍体、异附加系、异代换系、易位系和小偃4号、5号、6号、54号、81号等小偃系列小麦新品种并迅速推广,其中仅小偃6号就累计推广3亿多亩,增产粮食75亿公斤。小偃系统衍生优良品种70多个,由小偃麦衍生出来的“高原333”品种的小麦至今保存着单产最高的世界纪录。数据显示,从1978年到1998年这20年间,中国的粮食产量大规模增加,在此期间我国的水稻总产增加627亿公斤,小麦总产增加694亿公斤。

李振声在2005年亚洲博鳌论坛上底气十足地向世界宣布:“‘谁来养活中国人’就是一个伪命题,中国人能养活自己。现在如此,将来我们凭着中国正确的政策和科技、经济的发展,也必然能够自己养活自己!”同年年底,联合国世界粮食计划署正式宣布停止对华粮食援助的限制,至此,国际对中国粮食生产的担忧解除。

这还远远不够,为了提高我国小麦产量,李振声2011年提出开辟粮食增产新阵地——发展现代农业和盐碱地治理的想法,并罗列了建设“渤海粮仓”的科学依据。2013年,国家重大科技支撑计划项目“渤海粮仓科技示范工程”项目正式启动,意在提高环渤海低平原4000万亩中低产田、1000万亩盐碱荒地的粮食增产能力。

李振声带领中科院遗传发育所的课题组,全身心投入其中的“耐盐小麦育种与示范”研究任务。由于小偃麦的亲本之一——长穗偃麦草耐盐性强,他们从其与小麦的杂交后代中分离出一部分耐盐小偃麦新品系,小偃60就是其中的一个优秀品系。2012年与2013年,在河北海兴县的中度盐碱地上,经专家组测产,“小偃60”比当地品种“冀麦32”分别增产22%和22.9%。

以农民自居的李振声始终保留着一份对科研的执着。母亲去世时,他还在实验室中做研究;妻子因为脑溢血住院,他往返于医院和实验室,两个笔记本一个记录妻子病情的变化,一个记录研究数据。李振声的女儿说:“不爱运动的父亲平时没有什么爱好,不会抽烟,也不会打麻将,就是爱去小麦育种基地走走转转。”

从大西北到黄淮海,再到渤海地区,李振声用他精心培育的小麦新品种,使贫瘠的土地焕发生机。如今,已经91岁高龄的他,依旧与小麦为伴,是麦田的守望者与拯救者。他的梦想是要在节约资源和提高资源利用效率基础上,加快科技成果转化和提高农产品科技含量,多出看得见、摸得着、用得上的科研成果,用科技造福亿万百姓。

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