增产丰收:李斯深的小麦育种梦

来源:文明校园网发布时间:2017-10-13

6月30日,李斯深欣喜地接到了山农30号小麦品种通过国家农作物品种审定委员会审定的通知。这也意味着继泰农18号、山农17号、山农21号、山农25号、山农29号之后,他选育的第六个小麦新品种通过了国家审定。  

“这些品种产量高、品质优良。山农30号在参加省预试时表现突出,被省种子站推荐直接参加黄淮北片正式区试;山农29号经山东省农业厅组织专家实打验收,在淄博市桓台县创下805.7kg/亩的高产……”谈起自己的小麦品种,李斯深如数家珍。  

很多种子公司也“瞄”上了他选育的小麦新品种。山东圣丰种业科技有限公司、山东中农汇德丰种业科技有限公司、淄博博信农业科技有限公司、山东鑫秋种业科技有限公司四家公司买下了山农29号的使用权;山农30号、山农25号分别“嫁”入了淄博博信农业科技有限公司、江苏省高科种业科技有限公司。三个品种使用权转让费共计900多万元。 

如今李斯深选育的小麦新品种累计推广面积达4000多万亩,受到了种植户的青睐。他的论文成果还被国际顶级学术期刊《自然》(Science)上发表的文章引用。而李斯深依然潜心研究,殚精竭虑地寻求小麦育种研究新突破,只因为他心里始终有个梦想:“选育出更高产、更优质的小麦品种,让它们在田间生根发芽,让农民们增产丰收。”

选择材料有“门道”

1992年李斯深硕士研究生毕业并留校任教,跟随李晴祺教授从事小麦种质资源和遗传改良研究工作。那时的李斯深对育种概念并不清晰,“我在很多组合材料里一次次筛选,一次次失败,一次次重复,走了很多弯路”。但在实践过程中,他也学习到很多小麦育种操作规范,还积攒了山农0431、莱州137、烟农19等一些小麦亲本材料。2001年时,李斯深成立了自己的课题组,作为“领头雁”和团队成员一起潜心于小麦育种研究。 

在挑选亲本材料时,他格外用心。“我们不是随便拿出两个亲本就能育成新品种的,要站在前人的肩膀上,用他们育成的最好种质资源,并进行创新,育出满意的亲本材料。”李斯深说,这是他选育出高产优质小麦新品种的“秘诀”。  

为了丰富种质资源的遗传基础,他向自己的导师王洪刚教授、李立会研究员要来偃麦草、山羊草、滨麦草、冰草等小麦近缘物种,把它们与普通小麦杂交、回交获得新种质,再将新种质与当前小麦优良品种进行杂交,聚合优异目标性状或基因,创造亲本材料或选育新品种。  

育种过程中,李斯深通常种植数十万个单株,从中选出合适的材料也并非易事。除了看穗数、穗粒数、千粒重等决定产量的三个因素外,他尤其注重对新材料株型、叶相的选择。“叶片要小、往上挺,这样有利于植株的采光、通风,可以提高小麦产量。”在参加省、国家区试时,很多人一眼就能认出李斯深选育的小麦品种,这让他感到特别自豪。  

他还创新性地提出“组合—穗行选择法”,也就是在亲本杂交产生的第一、二代中,选出综合性状好的杂交组合,而在第三、四、五代中,把获得的优秀穗子分行种植,找出表现好的穗行,再通过穗行选择直到性状稳定下来。用这个方法,李斯深育成了山农25号、山农29号、山农30号等新品种和一批新品系。在交流时,很多同行对李斯深的“组合—穗行选择法”赞叹不已,纷纷在小麦育种研究中使用。  

谈起自己在选材料时的独到眼光,李斯深总会提起他的山农29号小麦品种。2006年他用临麦6号和泰农18号作亲本进行杂交,在得到的新品系中,有不少增产都在10%以上,而山农29号增产不到8%,但它的株型清秀、叶片是所有品系中最小的。李斯深觉得眼前一亮,又反复观察了它的落黄性、抗病情况等综合表现,几经考虑决定破釜沉舟,拿山农29号小麦新品种去参加省里的区试。它果然没有辜负李斯深的期望,在预试中增产就超过了7%,是同批参加试验的所有品种中产量最高的,最终通过国家和山东省审定。现在,很多育种研究单位都将山农29号作为亲本材料使用。  

在试验田里选育小麦新品种的同时,李斯深还从理论上对典型亲本材料进行了遗传解析,研究相关机制。他建立了国内最早的重组自交系(RIL)群体,用分子标记技术绘制了小麦的遗传图谱,对控制小麦产量、籽粒大小、抗病性等性状的基因进行定位,还克隆了粒重、氮素利用效率、抗旱相关基因,为育种工作者开展小麦产量和营养物质高效利用研究提供了极大便利。 

近年来,他以第一作者或通讯作者发表了大量研究论文,其中20余篇被SCI期刊收录,影响因子累计超过60。更让李斯深感到高兴的是,自己的论文得到了同行专家认可:2015年发表在《植物生理》(PlantPhysiology)中的文章被评为ESI高被引论文和热点论文,归入植物与动物科学领域最优秀的1%之列;2007年发表在《分子育种》(MolecularBreeding)中的论文成果也受到广泛关注,被引用190余次,其中国际顶级学术期刊《自然》(Science)上发表的文章也引用了他这一成果。

“泡”在田里观察

李斯深经常说:“想从几千个组合中选出一个好的材料,就得像对自己的孩子一样,天天和它们在一起,仔细观察、悉心呵护。”他每天只要不出差、没有课,有空就往南校区的30亩试验田里跑,翻地、播种、观察、选种,在寒假里经常是大年初二就开始忙活。  

每年他都有上万份育种材料要看,在不同时期侧重点不同,看完一个时期,就到了下一个时期。开春前,他要看有没有冻害;开春后,看返青情况;起身拔节时,看长得是不是繁茂;挑旗到抽穗前叶片达到最多,这时要看叶片是否相互遮蔽,遮蔽就会影响产量;抽出穗后,就开始做杂交了;到后期看穗子大小、结实性、株型、抗病性等;最后还要看它们是否抗倒伏、落黄性如何。  

出差时,李斯深心里牵挂着试验田里的麦子,往往会议一结束就赶紧往回跑。“尤其在5月下旬以后,温度一升高,麦子干得很快,但是越到最后这段时间越关键,要抓紧决选。” 

收麦季节,天气最热时气温达到三十七八度,他照样在地里工作。每年收完小麦后,李斯深都被晒得黢黑,有时连熟人都认不出他了,但他从不介意,总是笑着说“黑是健康色,晒晒身体好啊”。小麦收获后,他还不能闲着,因为要对初选出来的两三万个麦穗进行观察。暑假里,李斯深一穗一穗地挨个看,观察籽实大小、是否饱满、有没有黑胚等,并综合产量、抗性、品质性状等指标,挑选出好的材料进入下一步试验,或参加省里、国家的区试。2009年以前,由于科研条件有限,李斯深只能把收获的小麦种子放到南校区试验站的工作间内。炎炎夏季,他与一张桌子、几个凳子为伴,汗流浃背,还不时受到蚊虫“骚扰”,却能整上午或整下午地坐在那里,仔细观察每一份种子,生怕漏下好材料。“现在条件好了,能在自己的办公室做这些事情了。”李斯深总是非常享受与小麦在一起的日子。“每年做杂交、选亲本材料、选优秀组合,李老师都亲力亲为,从上万份材料中选几百份,最后拿到区试的材料也就几份。他白天下地,晚上写材料、给学生改论文,经常到凌晨三四点才睡觉,学生都拼不过他。”现留校任教的博士研究生郭营对李斯深老师极为佩服。

围绕生产做育种

李斯深每年都要到田间地头,实地查看小麦生产情况。三四月份,他跟随省农业厅组织的专家组,考察春季小麦苗情、墒情、病虫害发生情况;五六月份,他作为国家小麦品种审定委员会委员、农业部小麦良种重大科研联合攻关专家委员会委员、山东省农作物品种审定委员会小麦专业组成员,到全国各地指导解决生产中出现的问题、参与实打验收。种子企业、农技推广站、种子站、农科院等单位也会邀请他讲解小麦育种技术。不单单如此,他还主动联系山东、河北、河南、安徽、江苏等地从事小麦育种的一线人员,交流有关进展与经验。

在跑生产过程中,李斯深留意到小麦倒伏、病虫害、旱涝灾害、冻害等问题时有发生,让种植户们极为头疼。“眼看着就要丰收了,但一场大风雨过后,地里的小麦成片倒伏,严重影响了小麦产量和农民收入。”他觉得自己责任重大,下定决心要选育出适应生产需求的好品种,让农民有更多应对自然灾害的“筹码”。 

李斯深确实做到了。他选育的小麦新品种除了产量高外,在品质表现上也各具特色。山农25号节水抗旱、耐盐;山农29号株型叶相好、抗倒抗冻;山农30号新型大穗、抗病;泰农18号、山农17号连续多年为山东省农业厅发布的小麦主导品种。这些小麦品种基本都达到或接近国家优质强筋小麦标准,其面粉做出来的馒头、水饺、面条味道也很好。2016年,山农30号最后一年参加国家黄淮北片水地生产试验时,5月份突然遇到了接连好几场暴风雨,但它却“毫不畏惧”。“在济宁试点所有参加试验的小麦品种中,山农30号最后一个倒伏,此时灌浆已完成,对产量影响不大。”李斯深对这个新品种寄予很大希望。

早在2008年,李斯深就意识到小麦生产中过度用肥带来的环保问题,便在南校区试验田上建了氮磷钾肥营养池,从自己选育的小麦新品种“下手”,检测它们的节肥、节水性能。2015年农业部提出农药和化肥“双减”目标,并发文建立节水、节肥等方面的鉴定体系,而此时李斯深和团队成员已在节肥节水方面取得不少研究成果,其中在《植物科学前沿》(FrontiersinPlant Science)、《理论和应用遗传学》(Theoreticaland AppliedGenetics)等国内外知名期刊上发表SCI收录论文8篇。

如今,李斯深不仅自己做小麦育种研究,还为团队成员郭营、赵岩、孔凡美等中青年教师提供技术指导,鼓励他们独立选育小麦新品种。他也和学生一起进行播种小麦、管理田间、选育新材料等,把自己多年的经验传授给他们。“希望更多优秀的年轻人喜欢小麦育种研究,选育出更多、更好的小麦新品种,为我们国家粮食增产贡献力量。”李斯深深情地说,今后自己要和团队成员一起攻坚克难,抢占小麦育种科学研究的制高点。