■ 本报记者 张梦鹤 本报通讯员 薛 文
提起旱碱麦,人们耳熟能详,皆知是盐碱地专属“特产”。但你知道吗?培育一个能在盐碱地扎下根,且稳产、高产的旱碱麦品种,并不是一件易事,甚至需要数十年光阴。
以旱碱麦育种促进盐碱地综合利用,市农科院的科研团队已坚持几十年。春夏秋冬,他们常驻田间,不放过任何促进新品种诞生的机会。
辛勤的汗水,滋养了喜人硕果——除了已被广泛推广的沧麦6002、沧麦6005等良种,近几年,还相继审定了沧麦15、沧麦16和沧麦17等旱碱麦品种,让盐碱地变成丰产田有了更多选择。
近日,记者走进市农科院作物遗传育种研究所,探寻旱碱麦良种如何诞生——
老少接力育种
“沧麦”家族添新丁
2023年,于市农科院作物遗传育种研究所而言,是丰收的一年——年初,由研究所选育的沧麦16、沧麦17旱碱麦新品种通过审定,让我市旱碱麦家族再次壮大。年底,《沧麦15旱地栽培技术规程》通过评定,进一步助力这个旱碱麦品种的推广栽培。这些,为助力我市旱碱麦产业高质量发展,添加了浓墨重彩的一笔。
瞄准以种适地,研究所自上世纪50年代,便开始培育旱碱麦品种,几十年来从未间断。
“盐碱地土壤结构不良,水、肥、气、热不协调,盐、碱、凉、薄四害并存。小麦长期被盐分‘威胁’,产量受到严重影响。因此,培育适生耐盐碱的品种尤为重要。”研究所负责人王伟伟说,确定育种目标时,抗旱耐盐、广适稳产、节水高效的需求首当其冲。
1998年至2003年期间,老一辈育种人就利用盐池对搜集来的4487份种质资源进行耐盐性鉴定,筛选出了耐盐性好的冀麦32等材料。同时,还对材料的抗旱性、丰产性和稳产性等农艺性状进行了鉴定,确定临汾6154等一批综合性状好、抗逆性强的材料。
以临汾6154和冀麦32为重点组合,从1998年至2012年,科研团队相继培育出了抗旱、耐盐型小麦品种沧麦6001、沧麦6003及抗旱节水丰产小麦品种沧麦6002、沧麦6005。经过推广,沧麦6002、沧麦6005已成为我市盐碱地上的主力军。
盐碱地“天资”不足,能在这种逆境中稳产的小麦品种可谓凤毛麟角。为解决旱碱麦品种单一、更新换代慢的问题,这些年,年轻一代的育种团队没有躺在“功劳簿”上,而是与时俱进,继续壮大旱碱麦家族。
“近年来,气候变化、病害频发等问题凸显,制约着粮食生产,也给育种人提出了新要求。”王伟伟说,为解决这些痛点,挖掘盐碱地的增产潜力,科研团队先后培育出了沧麦15、沧麦16、沧麦17等3个旱碱麦品种,并已通过审定。
“其中,沧麦15是重大突破性品种,具有耐盐碱性突出、抗病稳产、增产潜力大、品质优良等特点。这个品种株高矮、耐倒伏性强,落黄好、可早熟四五天,能为下一季生产抢出时间。”说起这颗“新星”的优点,育种团队成员邹景伟满是夸赞。最让他自豪的,还是沧麦15优异的产量表现。“2018年至2020年,沧麦15参加省冬麦区旱地组区域试验,在不浇水的条件下,比对照的沧麦6005至少增产6.7%,至多增产8.7%。去年,在黄骅纳茉农场示范种植,亩产达到430公斤。”
他说,沧麦15不只是解决了盐碱地上小麦新品种缺乏的问题,还刷新了种植户对旱碱麦产量潜力的固有认识,有望成为未来几年盐碱地上的主推品种。
耐盐性鉴定+平行交替选择
良种源于良方
抗旱耐盐、广适稳产、节水高效……短短十几字,看似简单,但要达成这一目标,往往需要十几年,可谓数十年磨一剑。
鉴于盐碱地的特殊属性,这漫长的育种工作,开端于对品种资源的耐盐性鉴定——为抗旱耐盐小麦育种寻找优异资源及其他农艺亲本。
走进河北省旱碱麦重点实验室,实验台上满是水培和土培后不同长势的麦苗,有的刚钻芽,有的苗株已有食指般长。测量根长、苗高、鲜重、干重后,研究人员一丝不苟地记录下来。
“培养麦种的水,是不同浓度的盐水和人工海水。搜集来育种材料后,首先要进行室内芽期、苗期的耐盐碱相关性测定,考察其相对耐盐指数。”邹景伟介绍道。
同时,研究团队还会在试验田的盐池鉴定,并到盐碱地上进行自然鉴定,以耐盐指数和产量进行耐盐性评价。
随后,确定抗盐性好、农艺性状好的母本和父本材料作为杂交组合。
到了育种环节,考虑到盐碱逆境不易改变,为了让种子提前“经风雨”,多年来,他们一直坚持两圃平行交替选择育种法。
“这是老一辈育种专家找到的良方。杂交后,把组合后代一分为二,一半种在非逆境圃,也就是水浇地上,水肥充足,能充分发挥遗传优势。另一半,则种在盐碱地的逆境圃上,全生育期不浇水,经受干旱和盐碱的考验。”王伟伟说,育种时,在亲本圃和杂交一代、二代时往往采用平行选择的方式,能大量淘汰不良组合。到了杂交三代、四代时,则采用交替选择,即把水浇地种得好的拿到盐碱地去种,将盐碱地表现优异的栽培到水浇地上。
“交替选择能将育种材料的抗逆性和丰产性有效结合,增强品种的适应性。这样一来,碰上雨水少的年头,产量不会很低,保证品种稳产;如果某一年雨水条件好,品种的丰产性会比较好。”邹景伟说道。
在此基础上,年轻一代育种团队也对育种方法完善创新。确定品系后,他们还要通过盐池筛选耐盐性比较好的株系,评价品系的抗逆性、适应性及丰产性。沧麦15就是通过这种方法“脱颖而出”的,经田间和盐池模拟鉴定,耐盐级别均为1级。
在育种过程中,发现了表现突出的材料,即便育不成新品种,研究团队也如获至宝,就想不停地挖掘它的潜力。比如培育出沧麦16的母本材料沧麦201249表现好,科研团队便继续将它作为母本,以2013年审定的沧麦12为父本材料,培育出了沧麦17。
正如育种团队所言,育种过程中虽然存在着不少偶然性,但一粒良种的诞生,必定有其必然性。这个必然,是奔向育种目标、排除万难的勇往直前,也是以种适地,让盐碱地多打粮、打好粮的不变信念。
“黑科技”+人工气候室
数据说话证明品种优越性
良种的诞生需要不断躬身实践,更离不开理论指导和技术支撑。
“近年来,我们一直注重人才体系建设,致力于培养高素质科研团队,不断提升育种人的学术水平和选育经验,助力科研创新。”市农科院副院长王奉芝一语中的,“增强人才‘软实力’的同时,我们还不断搭建平台,建立了河北省旱碱麦重点实验室,引入‘硬核装备’——人工气候室,为旱碱麦育种提供技术支撑。”
寒冬萧瑟,大田里的麦苗早已“冬眠”。此时,市农科院人工气候室内的“麦田”,则截然不同——排排栽培盆中,麦苗舒展着绿叶,生长状态俨如春夏。
“这批麦苗是去年12月种下的,现在已到抽穗期,等到二月底,就能收获籽粒了。”团队成员张玉杰边给“麦田”灌溉,边介绍道。
她说,这里一年能繁殖4代小麦,这样一来,便能加快育种速度,提高育种效率。
人工气候室,还是分子育种手段的实施场所。
“分子育种的目的性强。比如做旱碱麦育种时,只需在麦苗上剪下叶子,通过分子标记检测,便可以确定后代是否含有耐盐碱相关基因,更加快速便捷。”王伟伟说道。
助力分子育种的另一个重要平台,是市农科院与中国农业科学院、河北省农林科学院共建的河北省旱碱麦重点实验室。
借助实验室的先进仪器设备,研究人员可挖掘旱碱麦的优异基因。可从遗传学群体入手,挖掘小麦耐盐碱的差异基因、差异蛋白以及差异代谢物,揭示旱碱麦的表型差异,进行基因精细定位进而克隆;也可利用现代分子生物学和物理学等手段,从旱碱麦的各种加工指标入手,解析优异加工品质的遗传学密码;同时,根据已知和探索的结果进行旱碱麦的分子标记,将分子育种的策略用于旱碱麦的育种过程中,加速育种进程。
不仅如此,依托河北省旱碱麦重点实验室,经过连续多年对不同区域盐碱地取样,检测土壤中不同土层土样的主要盐分离子含量,研究团队基本摸清滨海盐碱地盐分离子的周年变化规律。
“根据中国土壤学会盐渍土专业委员会对土属划分的标准,我市滨海盐碱地为硫酸盐——氯化物类型。以春季返盐季节为主要研究时期,还形成了农作物耐盐碱鉴定的人工盐碱地试剂配方,开发了沧州市滨海盐碱地盐分离子综合评价系统。”这些,为开展室内小麦耐盐碱高通量鉴定与评价工作提供了技术支撑。
这些“黑科技”,让科研人员更加清晰地知道了“是什么”“为什么”,从而指导“怎么做”。用数据说话,还能多渠道、多方面证明品种的优异性。
育种技术在不断变化,不变的是育种人的梦想。
以种适地助力盐碱地综合利用,市农科院作物遗传育种研究所已根据生活需求、市场需求提前研究部署。
“接下来,我们的育种工作不仅要着眼于地头,还要瞄向餐桌。在不放弃抓产量的同时,要培育出更多类型丰富、营养健康的旱碱麦品种,让人们能吃饱吃好、吃出健康。同时,着力通过育种解决出粉率及面粉勾兑问题,促进深加工产业发展,再反向带动种植,帮助农户增收。”王奉芝说。