热门:《中国信息周刊》:李振声,从野草中寻找灵感
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备受瞩目的国家最高科学技术奖于2月27日在北京公布,著名植物遗传育种专家李振声院士获得了这一桂冠,获得了500万元人民币的重奖。 中新社发支勇平摄
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“粮食增产是一系列综合因素共同作用的结果,其中育种技术只发挥了30%的作用。 我只是小麦育种这个行业的诱惑者”
2月27日上午,国家科学技术奖励大会在北京隆重举行。 中国科学院院士、遗传与发育生物学研究所研究员李振声获得2006年度国家最高科学技术奖。
李振声是该奖的第十位获奖者。 另一位农业科学家袁隆平获得了2000年度即第一届国家最高科学技术奖。 至此,“南袁北李”——中国农业科学行业两大泰斗级人物先后获得国内科学界最高奖项。
“从有趣的地方开始”
“从有趣的事情开始,以毅力结束”,李振声尊重顾炎武的名言,认为这句话有助于加强科技从业者的个人修养。 其实这句话是李振声与小麦研究结缘50余年,也是这个行业取得卓越成绩的写照。
李振生说,他爱上小麦育种研究的理由有几个:他出身于农民家庭,精通农业,1942年在山东大旱,他饱受饥饿之苦,知道粮食的重要性、珍贵。 进入山东农学院后,农学家沈寿铨教授的小麦育种课和馀松烈教授的遗传课对他产生了重要影响。 有趣的是,当时学校的农场里繁殖了几个齐大195、平穗小麦、鱼鳞白等优良品种。 这增进了他对小麦育种研究的乐趣。
大学毕业后,李振声在北京从事牧草改良土壤的研究,曾经收集栽培了800多种牧草,对牧草有了一定的研究,这为他之后“从野草中寻找灵感”奠定了基础。
1956年,李振音被调到西北农业生物研究所,正好遇到小麦条锈病大流行,小麦减产20%~30%,整个黄河流域减产了100多亿斤,李振音从此开始了小麦的研究。
小麦条锈病大流行的原因是,当时小麦的主干品种几乎失去了对条锈病的抗性,培育新品种的速度( 8年)赶不上条锈病病原菌变异的速度(平均5.5年)。 这成了当时的世界性难题。
在这种情况下,李振声提出了用“远缘杂交”,即亲缘关系较远的两种植物杂交,将草的抗病基因转移到小麦上,选育持续性抗病小麦品种的设想,并开展了这项研究。
讲小麦的故事
“科学分为两个步骤,首先认知自然法则,然后使用自然法则改造自然。 ”李振声说“把草抗病基因转移到小麦上”的想法是在理解了普通小麦自然进化的过程后自然形成的。 他开始向本刊记者讲述小麦的迅速发展历史。
我们现在种植的普通小麦,三种野生植物经过两次自然远缘杂交,经过九千年的选择才形成。 考古学家在中东的古墓中挖掘出9千年前的小麦,被称为“一粒小麦”。 小穗只能有一粒种子,产量很低。
后来,这种小麦遭遇田间杂草,被称为拟斯谦虚尔脱山羊草,发生天然杂交,这是第一次远缘杂交。 这次杂交后,一粒小麦变成了两粒小麦。 一个穗长了两粒种子,产量提高了。
到了公元前5000年左右,两粒小麦与另一个山羊草相遇,进行了第二次自然远缘杂交,形成了普通的小麦。
第二次杂交后,小麦面粉发生了非常大的变化。 “一粒小麦和两粒小麦磨成的面粉都不能和面。 到了普通的小麦,这个面粉就可以做了。 我们今天能吃馒头和面包是因为我们能做面条。 这个基因是从哪里来的? 其第二个派生亲本被称为粗山羊草,为该基因做出了贡献。 ”。 李振声说,根据小麦的历史,他也自然想到了另一个主意。 “普通的小麦在人类的照顾下成长了5000年,野草完全接受自然的选择,不会像小麦一样娇生惯养。 我可以把野草顽强的抗病基因加到小麦里看看吗? ”。
因此,李振声课题组从数百种牧草中选择12种牧草和小麦进行杂交,其中3种成功,从培育的子孙中用长穗偃麦草进行杂交是最好的,今后集中制作长穗偃麦草,到此已经20年了。
有心人,上天不负责任
远缘杂交的课题有杂交不亲和(即种杂交不生后代)、杂种不育和后代“疯狂分离”三个。 关于小麦和长穗偃麦草的杂交,前两个问题经过两年的努力基本处理,但困难是第三个问题,表面上杂种分离的类型很多,不稳定。 有时杂种看起来很好,但下一代完全不同。
其次是杂种的鉴定和筛选。 李振声说,这有时靠机会和细心的工作。 例如,小偃6号具有强光和抗干热风的重要特征。 这个特征的发现有一定的偶然性或运气。
1964年,小麦连续下了40天雨,直到6月14日突然晴朗,在一天的功夫下,大部分小麦都青干了。 1000多种杂种中,除小偃6号祖父小偃55-6和长穗偃麦草外,所有青干,小偃55-6保持金黄色。
“这是非常罕见的材料,我们带着这种材料杂交了两次,培育出了比较持续的抗病性(陕西省小麦中坚品种长达15年以上)、高产、稳产、高质量的小麦新品种小偃6号。 ”。
经过20多年的培育,小偃6号终于成功,到80年代末种植在1.5亿亩土地上,使小麦产量增产60亿斤。 目前,小偃6号经过进一步杂交培育,其“直系”后代已有53个品种,均被宣传栽培。
"国家以粮食为天. "
李振声不仅开发了抗病害、增产小麦的小偃6号,而且以远缘杂交得到的“小偃蓝粒”为材料,国际上首次开发了新的染色体工程育种系统,大大缩短了将外缘基因导入小麦的时间。
从20世纪90年代开始,李振音选择了新的研究方向:开展了有效利用作物营养元素的育种探索。 他在本刊中介绍说,从20世纪80年代末、90年代初开始,化学肥料采用量的增加速度没有变化,但作物产量的同步增加几乎停止了。 李振声积极开辟了以提高磷、氮吸收和利用效率为主的小麦育种新方向。
李振声获得2006年度国家最高科学技术奖的另一个重要原因是他提出了在关键时刻需要执行粮食恢复性生产的建议。
2004年,中国粮食连续5年下跌。 在今年的人文论坛上,李振声发表了题为“粮食恢复性生产,时间不等人”的演讲,引起了各方的关注。 “其实,我不久前谈过粮食下跌,但没有受到重视。 我认为这次人文论坛是个机会,做了一点准备,发现问题确实很严重。 ”。
李振声表示,中国粮食总产量从1998年的10245.9亿斤下降到2003年的8613.4亿斤,5年减少了1632.5亿斤。 人均粮食从821斤下降到667斤,相当于80年代初的水平,下降了20年。 “另外,分解减产的原因后,发现70%以上的主要原因是粮食播种面积的减少。 不足30%的主要原因是粮食单产下降。 即政策因素起着主导作用。 这是因为提出了实现三年粮食恢复性增长的建议。 ”。
李振声的建议很快引起了中央的重视。 由于中央采取了有利的农业支持措施,中国粮食生产连续三年实现了恢复性增长,2004年恢复到9389.4亿斤,2005年恢复到9680.0亿斤,2006年恢复到9949.0亿斤。
诱惑者的作用
李振声说,在生物学行业中,农业科学是中国科学家世界领先的学科。 中国是占世界7%的土地,养活着占世界21%的人口。 一个小组的数据证明,从1978年到1998年,中国水稻总产量增加了627亿公斤,小麦总产量增加了694亿公斤,小麦对中国的粮食安全也起着重要的意义。
“然而,不能过分夸大育种在其中所起的作用。我认为,粮食的增产是一系列综合因素共同作用下的结果,其中,育种技术只起到30%的作用,而农药、化肥的合理利用等其他因素要占据70%的作用。”几乎获得过国内全部重大科学奖项(全国科学大会奖、国家科技发明一等奖、陈嘉庚农业科技奖、何粱何利农业科技奖)的李振声在评论自己所做的贡献时依然保持低调,“而我所做的从业,仅仅是在小麦育种这个行业起到了一个引诱、带头的作用。” (记者/方玄昌)
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