兰州大学宣传部供图
李凤民研究团队深入田间开展小麦育种研究。
初秋收获的日子,甘肃省通渭县和张家川县的小麦示范田里一片忙碌,丈量面积、实打实收、称重、去杂……来自农业农村部和甘肃省的专家正在按照程序,对新品种进行实产测定。
经测定,在通渭示范田里实际测产,冬麦新品种“兰大211”标准产量为455.05公斤/亩。根据当地数据,2017年至2019年,通渭小麦统计产量为每亩174.83公斤。在张家川测产示范田,该品种标准产量达507.54公斤/亩,也是“破了天荒”。
“我们不生产基础理论,只是基础理论的搬运工,还要让基础理论在西北的大地开花结果,造福百姓。”从新世纪初开始,兰州大学生命科学学院生态学专家李凤民教授另辟蹊径,带领团队搞起了小麦育种。这个名叫“兰大211”的项目一搞就是20年,蹚出了一条独特的生态报国路。
长期以来,西北地区降水有限,加上季节不均、蒸发量大,干旱问题直接制约着农业生产环境。1995年,兰州大学干旱农业生态国家重点实验室成立,成为探索旱地农业发展的重要平台。
20世纪90年代初,兰州大学生态学专家赵松岭教授提出集水农业理论,随着这一理论的发展,多项重要技术体系应运而生。其中,通过覆盖地膜,可减少地表水的蒸发,提高农田抗旱能力,还有利于提高地表温度,延长高原地区的作物生长期,尤其有助于克服春季寒流低温天气对农业生产的影响。
集水农业理论的广泛推广,让甘肃农村的农业生产发生了翻地覆地的变化。“发展出的多项旱地高效技术体系,让甘肃农村解决了温饱,吃饭不再是问题。”李凤民说。可农村要脱贫致富,光吃饱可不行,还要提高农业的附加值,真正让农民不但能吃饱肚皮,还能鼓起钱袋子。
由此,李凤民教授想到了通过优化农作物品种造福农民,而作为甘肃省最重要的“细粮”作物,小麦“理所当然”成为他的主攻方向。他尝试将进化生态学思想融入小麦育种的实践,希望通过协调个体和群体的关系,建立起生态学和小麦常规育种相协调的理论和实践体系。
在一些相关领域的会议、活动中,李凤民团队把多年育种理论研究中获得的一些认识跟育种专家交流,但如何把问题讲透彻,运用于实践,“总感觉有一层窗户纸在隔着。”
经过反复思考,李凤民决定带领团队直接进入到育种的具体实践中去。从田间小麦授粉做起,兰大研究人员就和育种专家长时间泡在一起。时间一长,语言隔膜慢慢消失了,双方都能“听懂对方在说什么”,作物进化生态学理论也开始在育种实践中初试锋芒。
团队成员杜彦磊介绍说,基于生态理论和育种实践的研究证明,旱地作物高产和稳产之间存在权衡关系,一味追求高产可能做不到稳产,“只有抓住两者间的平衡点,才能做到效益最大化”。
在不断的探索中,生态理论和育种实践开始相向而行,新的认识在不断形成,理论框架逐步清晰,团队和育种专家的合作也在不断深化。此间,团队调研发现,甘肃旱地降雨量少而波动较大的气候环境限制了小麦产量的提升,时常爆发的条锈病危害也很严重。
符合甘肃旱地需要,高产、稳产并抗条锈病的小麦品种,就是育种目标。为加强抗性,团队选择了带有抗条锈基因的Dippes Triumph/兰天10号的后代96-18-1-3-2-1和Flanders/兰天10号的后代00-30-3-2分别作为母本和父本,通过杂交将其抗病基因聚合到一起。
“将母本用剪刀和镊子小心翼翼地去雄,再将父本的花粉轻轻抖入……”从配置杂交组合开始,每年开花期,团队成员就会到田里进行人工授粉。杂交后收获种子,再进行播种挑选单株,淘汰存在发育迟缓、穗小、条锈病、倒伏等各种问题的单株,挑选可能形成群体产量优势的单株。
2006年以来,团队通过多次杂交重组系谱选育,获得抗条锈冬小麦品系,逐步进行小范围种植试验。此间,还充分利用前期积累的育种理论,协调个体和群体的关系,最终实现品种中多重抗逆性状的聚合。经过至少6-7代的筛选,获得优良株系06-653-2-1-1。该株系随后通过品种鉴定和品种比较试验,参加了品种审定区域试验。
2020年3月,“兰大211”通过甘肃省主要农作物品种审定。当年6月,在张家川完成品种推广授权签约,在天水、陇南、平凉、定西等地区试种推广。2021年7月,在通渭旱地农田实测亩产超900斤,在张家川半湿润雨养农业区跨上旱地冬小麦亩产千斤粮的台阶。
“小麦育种历史悠久,从业的专家很多,积累的技术已经很深厚,在此基础上要有突破实在不易。”从一粒种子到一株小麦,再到成片的试验田,李凤民团队从数不清的麦穗中挑出了形态特征良好、具有高产潜力的株系,迎来了“兰大211”项目的成功。
“兰大211”的成功,给旱区小麦产区的农民带来了福音。在张家川良种扩繁基地,由于测定的新品种产量很高,两家种子公司的种子供不应求。“希望在3到5年时间里,我们的新品种能推广到50万亩以上,让更多旱区农民受益。”李凤民满怀信心地说。(记者:马富春 )