小麥和冰草怎樣實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交,？一人高的小黑麥,，為何成為西北和中原地區(qū)廣泛種植的飼草,、飼糧,？能夠和世界一流強(qiáng)筋小麥媲美的中國小麥?zhǔn)窃鯓佑傻模?/p>

廣袤平坦的黃淮海平原，是我國最大的小麥主產(chǎn)區(qū)，種植著超過2億畝的冬小麥。時(shí)值三夏，這里進(jìn)入了一年中最忙碌的收獲季,。

在黃淮海麥區(qū)的中心地帶，河南新鄉(xiāng)的平原上,，有一座特殊的農(nóng)場,，這里是中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所的實(shí)驗(yàn)基地，常年駐扎著許多農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu),。近日,，麥?zhǔn)罩畷r(shí)，基地舉行了一場線上科技開放活動(dòng),，展示了農(nóng)業(yè)科學(xué)家們數(shù)十年育種的成果,。

5月7日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院新鄉(xiāng)基地,，科學(xué)家們線上介紹農(nóng)業(yè)科技進(jìn)展,。中國農(nóng)科院供圖

遠(yuǎn)緣雜交，讓草成為小麥改良的資源

35年前,，剛剛考上研究生的李立會(huì),，為自己立了一個(gè)“不可能完成”的目標(biāo),，攻克“小麥-冰草”遠(yuǎn)緣雜交的難題，在此之前,，這個(gè)難題已經(jīng)困擾了全球育種家們半個(gè)多世紀(jì),。

冰草是一類常見的野草，生命力極其頑強(qiáng),，具有優(yōu)秀的抗旱、抗寒,、抗病性,。冰草屬的植物，是小麥的近緣野生種,，它的穗和小麥有點(diǎn)像,，但穗子較大、小穗,、小花更多,。

假如小麥也能具有冰草那樣頑強(qiáng)的生命力和高產(chǎn)能力，必然會(huì)改變小麥種植的歷史,。早在上世紀(jì)30年代,，國外就有科學(xué)家開始嘗試將兩者雜交，但一直到80年代,，半個(gè)世紀(jì)過去,，無一成功。李立會(huì)的導(dǎo)師,、著名作物種質(zhì)資源專家董玉琛院士告訴他,，兩者的雜交在國際上已經(jīng)被判了“死刑”。

35年后,，河南新鄉(xiāng)的試驗(yàn)田里,，數(shù)十種小麥和冰草雜交而成的小麥材料即將成熟，用這些材料育成的新品種,，已經(jīng)有15個(gè),，后備新品種也有39個(gè)。15個(gè)新品種中,，有高抗的品種,，如甘肅、陜西兩省審定的小麥新品種普冰151,，已經(jīng)是當(dāng)?shù)貤l銹病等病害流行和旱地麥區(qū)的主栽品種,。也有高產(chǎn)的品種，如國審新品種川麥93,，穗粒數(shù)達(dá)54.2粒,，增產(chǎn)16.7%,。做到這一切，李立會(huì)花了三十多年,。三十多年里,，李立會(huì)和他的團(tuán)隊(duì)，解決了小麥和冰草花期不同,、生殖隔離,、雜交胚胎不能正常發(fā)育等諸多問題，為小麥育種增添了多種新的種質(zhì)資源,?！皬倪h(yuǎn)緣雜交成功至今，已經(jīng)有5000多種冰草的基因,，通過雜交進(jìn)入了小麥中,。”中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所所長,、中國科學(xué)院院士錢前說,。

基地有1100多畝，常年駐扎著20多個(gè)育種團(tuán)隊(duì),。中國農(nóng)科院供圖

“在小麥馴化的過程中,，長期的近親繁殖，使得小麥的遺傳相似度很高,?！崩盍?huì)說，“而小麥-冰草這樣的遠(yuǎn)緣雜交,，引入當(dāng)前栽培小麥缺乏的關(guān)鍵優(yōu)異基因,，不僅產(chǎn)量能提高，抗逆抗病害能力也會(huì)增強(qiáng),?！?/p>

5月27日舉行的線上農(nóng)科開放日活動(dòng)中，李立會(huì)在河南新鄉(xiāng)的基地中,，以視頻的形式介紹了多種“小麥-冰草遠(yuǎn)緣雜交”的小麥材料,，“比如我手邊的這種，粒數(shù)非常高,，正?？梢赃_(dá)到100粒以上，千粒重可以保證在50克以上,，而且株形緊密,，有利于畝穗數(shù)提高?！?/p>

小黑麥,，一人高的麥子其實(shí)是飼草

和普通的麥田中整整齊齊的麥子不同,，試驗(yàn)田里的麥子長得有些凌亂，高矮不齊,、青黃相間,。其實(shí)，在每一塊麥田中,，都種植著數(shù)十上百種育種材料,，科學(xué)家們則在其中選育那些性狀優(yōu)良的材料繼續(xù)培育，一個(gè)新品種的育成,，往往需要漫長的時(shí)間來重復(fù)選育,。

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所副研究員孟凡華的試驗(yàn)田里，種著很多近一人高的“麥子”,，這些不是普通的“麥子”，而是一種名為“小黑麥”的飼草,、飼糧多用作物,。

小黑麥?zhǔn)切挛锓N，也是優(yōu)質(zhì)的飼糧,、飼草作物,。中國農(nóng)科院供圖

5月中旬，有地方用小麥做青貯飼料的消息,，引發(fā)了普遍關(guān)注,，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部也為此下發(fā)通知，杜絕毀麥現(xiàn)象,。

小麥做青貯飼料并不經(jīng)濟(jì),，在“麥子家族”中，小黑麥才是專門為畜牧業(yè)育成的飼草,、飼糧作物,。孟凡華介紹，小黑麥?zhǔn)且环N非常年輕的作物,，它的發(fā)展史只有140多年,。“但它結(jié)合了小麥的高產(chǎn)和黑麥的抗寒,、耐寒,、耐瘠薄、抗三銹,、白粉病免疫等性狀,，是非常優(yōu)秀的飼糧、飼草特色作物,。每畝生物量在3噸到3.5噸,，晾干后的青干草也可以達(dá)到1噸到1.2噸,。”

小黑麥在西北黃土高原,、青藏高原,、沿黃河灘涂鹽堿地、南方冬閑稻田廣泛種植,，對(duì)種養(yǎng)結(jié)合的養(yǎng)殖業(yè)有極為明顯的作用,。上世紀(jì)六七十年代，我國育成自己的小黑麥品種,，數(shù)十年來,，已經(jīng)成為極好的飼料原料。

除了接近一人高的小黑麥,，試驗(yàn)田中還有一米左右的矮稈小黑麥,，是飼糧用的小黑麥，孟凡華介紹,，在國外,，小黑麥主要以飼糧為主，畝產(chǎn)可以達(dá)到600公斤,，當(dāng)前,，我國也在著力培育飼糧用的小黑麥。

中國面包,，用中國的小麥

面條是否筋道,，和小麥品質(zhì)有關(guān)。但實(shí)際上,，在中國小麥消費(fèi)中,，主要消費(fèi)的是中筋小麥，與之相對(duì)的弱筋,、強(qiáng)筋小麥,，國內(nèi)消費(fèi)量并不多。

中筋小麥主要用于面條,、饅頭等傳統(tǒng)面食的制作,，而弱筋小麥多用于釀酒等工業(yè)生產(chǎn)，強(qiáng)筋小麥則多用于制作面包等特種食品,。

在過去,，我國弱筋、強(qiáng)筋小麥生產(chǎn)不足,，品種不佳,，尤其是強(qiáng)筋小麥，長期依賴進(jìn)口調(diào)劑。隨著農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展,，如今,，中國自己的弱筋、強(qiáng)筋品種,，已經(jīng)普遍趕上國際先進(jìn)水平,。

在小麥品質(zhì)與新品種選育團(tuán)隊(duì)首席科學(xué)家何中虎的試驗(yàn)田中，就種植著大片國產(chǎn)強(qiáng)筋小麥中麥578,，這是中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所和棉花研究所合作,，歷時(shí)二十年育成的優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥，品質(zhì)優(yōu)良,、抗性好,、適應(yīng)性強(qiáng)。在黃河南北,、西北地區(qū)都可以種植,，預(yù)計(jì)今年種植面積可達(dá)到五六百萬畝。

何中虎所在的團(tuán)隊(duì),，有七十多年小麥育種的經(jīng)驗(yàn),，最早從1946年開始，由已故的小麥專家莊巧生建立,，七十多年來代代相傳，育成了無數(shù)全國知名的小麥品種,。

在新鄉(xiāng)的試驗(yàn)田里,，今年除了種植中麥578之外，旁邊還種著它的親本冀麥22,、中麥255等,。

幾十年中，基地攻克了許多育種的難關(guān),，也為無數(shù)科研單位提供著新的育種材料,。中國農(nóng)科院供圖

何中虎介紹，中麥255是利用河南的豫麥49和澳大利亞優(yōu)質(zhì)小麥品種雜交培育而成的,。育成時(shí)間是2008年,，之后又歷經(jīng)十多年時(shí)間，再次育成中麥578這個(gè)中國自己的優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥,?！爸宣?78的品質(zhì)，可以和國外的優(yōu)質(zhì)小麥相媲美,，做面包或者做優(yōu)質(zhì)面條,、餃子都很好，且產(chǎn)量高于國外,?！?/p>

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所研究員張勇介紹,，“2021年，河南焦作的試驗(yàn)田中種植的中麥578,，創(chuàng)造了841.5公斤的高產(chǎn)紀(jì)錄,。在規(guī)模化生產(chǎn)中,，也可達(dá)到600公斤左右,。2020年，在河北邢臺(tái)的一個(gè)合作社中,，實(shí)收589公斤,。2021年，同一個(gè)合作社,，實(shí)收607公斤,，其中連片種植的865畝中，達(dá)到了703公斤,?！?/p>

親近自然，也在不斷抗衡自然

“育種是一個(gè)漫長的過程,，在無數(shù)不同的小麥材料中,，選擇性狀好的材料，不斷地組合,，不斷地選擇,，經(jīng)過漫長的時(shí)間，才有可能選育出一個(gè)好的品種,?！痹谥袊r(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所研究員張學(xué)勇的試驗(yàn)田中，種植著許許多多不一樣的小麥,，這些小麥正處在選育之中,，所以不能稱為品種，在育種中,，它們通常被稱為材料,。

“腳下的這些材料，有的長得壯,，有的長得矮,，都是不錯(cuò)的材料，也有的看著很高,，但實(shí)際上不太好,。”張學(xué)勇說，“從種質(zhì)資源到品種,，是一個(gè)金字塔形態(tài)的,，底層是無數(shù)的種質(zhì)資源，而育成的品種則是塔尖,?！?/p>

一個(gè)好的品種是怎樣的？張學(xué)勇介紹,，首先要有穩(wěn)定性,，其次要有一致性，第三,，還要對(duì)當(dāng)?shù)仄毡榈牟∠x害有較好的抗性,。

2017年，張學(xué)勇團(tuán)隊(duì)選育中麥66,，一種為河南選育的優(yōu)良品種,。這是一種矮稈高抗的品種，不但高產(chǎn),，且適合晚播,。2021年秋汛致使多地冬小麥晚播，適宜的晚播品種就格外重要,。在試驗(yàn)田中,，有一片2021年11月2日播種的中麥66，和其他10月15日播種的品種,，幾乎沒有太大差別,。

農(nóng)業(yè)是靠天吃飯的行業(yè)，而科技的進(jìn)步,，讓人類擁有了更多與環(huán)境、與自然相處的能力,。

“比如中麥66,，它有很好的抗病性，使用農(nóng)藥較少,，籽粒中的殘留,、對(duì)地下水的污染也更小，這也是我們?cè)谟N中,，為何要一直強(qiáng)調(diào)抗性的原因,。”張學(xué)勇說,，“在環(huán)境友好方面,，育種中還會(huì)強(qiáng)調(diào)肥料使用的效果，怎樣通過加強(qiáng)品種利用肥料的能力，使得人類可以減少化肥的使用,，同時(shí)又能達(dá)到高產(chǎn)的效果,，這也能有效減少肥料對(duì)土壤的污染。中麥66是一種對(duì)肥料不敏感的品種,，在缺水缺肥的時(shí)候,，也能長得比較好。事實(shí)上,，中麥66的畝產(chǎn)水平普遍可以達(dá)到1250斤到1300斤,，管理特別好的時(shí)候，可以達(dá)到1400斤,，具有很好的推廣價(jià)值,。”

一把青稞一杯酒,，農(nóng)耕文化的新與舊

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所研究員楊平的麥田中,，高大的麥子已經(jīng)徹底熟透了，這里種植的是大麥,，和小麥相比,，它的麥芒更長，且成熟后,，麥粒和殼仍舊緊緊連在一起,。

大麥?zhǔn)莻鹘y(tǒng)的農(nóng)作物，和小麥一樣,，起源于西亞,，在漫長的歷史中傳播到世界各地，脫粒后的大麥,，就是人們熟知的青稞,，它是重要的飼糧作物，也是釀造青稞酒,、啤酒,、威士忌的主要配料。

在全球范圍內(nèi),，大麥種植非常廣泛,，楊平介紹，全世界大麥種植面積約為7.6億畝,，每年產(chǎn)量在1.4億噸左右,，其中70%是飼料，20%用于釀酒,，5%作為糧食使用,，比如我國的青藏高原地區(qū),，居民多以大麥為食。在今天,，大麥作為健康食品,，食用群體正在變得更加廣泛，“比如北方常見的大麥茶,，也是由大麥制成,。同時(shí)，大麥中富含β-葡聚糖等多種成分,，對(duì)防治高血糖,、高血壓、高血脂等有不錯(cuò)的效果,，可以作為健康食品食用,。”

在新鄉(xiāng)的試驗(yàn)田中,，幾乎種植著近七十年來大部分的主栽品種,，有早期的農(nóng)家品種，也有近年來育成的新品種,，還有大量正在選育中的大麥材料,，“這里既是一個(gè)種質(zhì)圃，也是大麥育種歷史沿革的一個(gè)展示區(qū),，通過了解育種歷史的演變,，尋找未來的育種方向，育成農(nóng)民需要的品種,?！?/p>

在傳統(tǒng)不斷演變的過程中，新的育種方法,，也在改變著育種的狀態(tài),，尤其是分子育種、智慧育種技術(shù)的進(jìn)步,，使得育種的速度,、效果都在快速提升。在楊平的試驗(yàn)田中,，有一片特殊的大麥材料，是科研人員通過誘變育種的技術(shù)獲得的材料,，其蛋白質(zhì)含量高出傳統(tǒng)品種40%左右,。

錢前院士：育種國家隊(duì)要做什么

種子是農(nóng)業(yè)的芯片，種業(yè)技術(shù)的進(jìn)步,，是農(nóng)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ),，也是保障14億人糧食安全的重要前提,。一組來自中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院的數(shù)據(jù)顯示，從1978年到2018年,，40年間,，中國農(nóng)業(yè)全要素生產(chǎn)增長率，年均達(dá)到了3.26%,，其中技術(shù)進(jìn)步的貢獻(xiàn)是78%,。

小麥?zhǔn)俏覈用竦膬纱罂诩Z之一，我國的小麥育種,，早在二十世紀(jì)上半葉就已經(jīng)開始,，數(shù)十年中，一步步走到了世界的前列,，得益于一代又一代育種家們的不懈探索,。

位于北京的國家作物種質(zhì)庫中，保存著5萬多份小麥種質(zhì)資源,，而在河南新鄉(xiāng)的基地中,，20多個(gè)研究組，每年在這里進(jìn)行著60多項(xiàng)科研任務(wù),，面向黃淮海及周邊地區(qū),，培育一個(gè)個(gè)新的品種，同時(shí)也為無數(shù)科研單位,，提供育種的材料,。

這里育成的小麥品種，在黃淮海及周邊麥區(qū)廣泛推廣種植,。中國農(nóng)科院供圖

“這就是國家隊(duì)要做的事情,。”錢前說,，“比如李立會(huì)建立的小麥-冰草遠(yuǎn)緣雜交體系,，為豐富小麥種質(zhì)資源作出了巨大的貢獻(xiàn)，每年為數(shù)百家單位提供素材,。再如何中虎他們育成的中麥578,，可以和國外的高檔小麥面粉相媲美。而這些,，都是從小麥育種中的原始創(chuàng)新開始的,。”

來自中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所的資料顯示,，這片1100畝左右的新鄉(xiāng)基地,，自1993年開始建設(shè)，2003年正式入駐,，是黃淮海小麥主產(chǎn)區(qū)唯一的綜合性實(shí)驗(yàn)基地,，近二十年來,，這里取得了國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、國家科技發(fā)明二等獎(jiǎng)等多個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng),?；赜闪硕鄠€(gè)系列的糧食作物新品種，其中中麥895已成我國第三大小麥品種,，強(qiáng)筋高產(chǎn)小麥中麥578秋播面積達(dá)到500萬畝,。

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所副所長王文生介紹，基地具有科普的功能,，每年面向政府,、企業(yè)、種植戶及中小學(xué)開放,，會(huì)向更多人介紹育種的故事,。

新京報(bào)記者周懷宗