喻树迅 技术战中长起的“棉花人”

2010-09-07 11:09宋先锋翟媛媛蒋洪杰
创新科技 2010年3期
关键词:棉铃虫转基因棉花

文/本刊记者 宋先锋 翟媛媛 蒋洪杰

●重点实验室巡礼

喻树迅 技术战中长起的“棉花人”

文/本刊记者 宋先锋 翟媛媛 蒋洪杰

他们的研究解读着棉花未知的密码,他们的培育酝酿着棉花的繁花似锦,他们的成功提高着棉农的收获。

整洁、素雅的中国农科院棉花研究所(以下简称中棉所)在午后的阳光里春意盎然,河南省棉花生物学重点实验室就坐落其中。

院子里处处可见中棉所的文化。科研处小彭虽说工作时间不长,但对这里的一草一木相当熟悉。他指楼墙上的大字介绍,“艰苦奋斗、甘于奉献、勤于实践、勇于创新”是研究所的精神,“把您的优势无限放大”是研究所以人为本的发展理念,“思路决定出路、胸怀决定规模、凝聚决定发展、观念决定成就”是几代中棉所人智慧的结晶,“棉花应用研究达到国际领先水平、基础研究进入国际先进水平、产业开发参与国际竞争”是中棉所的中长期战略发展目标……

前院里墙壁上的直白表露,恰与院子后面“九龙壁”的隐约与暗示形成对照。

微风过处,草波荡漾,寂静而严肃中,棉花的研究在静静地进行,各类棉花种子在暗暗地孕育。“衣被天下”,崇高而神圣。

我国是世界上最大的棉花生产和消费国,常年种植面积在8000万亩左右,占我国农作物种植面积的3%,但棉花的产值却占农作物总产值的10%。棉花是2亿棉农的重要经济来源,涉及1 900万纺织及相关行业工人的就业问题。棉花的生产种植在我国国民经济中占据重要的战略位置。

中棉所作为我国唯一的国家级棉花专业科研机构和全国棉花科研中心。这里的人不乏“棉花情结”,上班在实验室里研究棉花,下班后到温室中观察、研究棉花。他们的研究解读着棉花未知的密码,他们的培育酝酿着棉花的繁花似锦,他们的成功提高着棉农的收获,这里的每一个喜讯都会对棉花的生产、栽培、成长产生影响。

可以感觉到,工作在这种环境里的员工是安心、幸运和自豪的。为了今天的成就,几代棉花所人付出了艰苦卓绝的努力,尤其是近几年的巨大变化,与已经连任两届近10年的现任所长——喻树迅以人为本的科学发展理念息息相关。

让科研人员在项目中成长

喻树迅从事研究工作30年,严谨、低调,思路敏捷、清晰,你能从他寥寥数语中品味到他浓缩的哲思。

如今的他不仅是我国著名的棉花遗传育种家,同时还是一个优秀的管理者。

他的成长经历告诉他,一个年轻人偌要成才,必须“在战争中学习战争,在科研中学习科研。”喻树迅说,必须用大的项目锻炼年轻人,让他们在项目中快速成长。

1980年喻树迅从华中农业大学作物遗传育种学专业毕业,就加入到中棉所的短季棉研究中。1980年代前,由于棉花生长期长,我国北方只能种一季棉花,剩余的时间不够种植小麦,人多地少,棉粮争地矛盾突出。研究短季棉品种是现实提出的新课题。按理植物的生长期和光合作用时间越长,产量越高,品质越好。既要早熟又要高产,如何解决这一棉花遗传育种上的矛盾,世界上没有成功的先例。

幸运的是,中棉所的短季棉研究在喻树迅加入不久,就培育出了适合麦棉两熟的第一个短季棉花新品种——中棉所10号,这一品种的生长期只需要110天,比一季春棉早熟30多天。30多天,这是科研上的一个奇迹!中棉所10号培育成功的第3年,推广面积就高达1 000多万亩,经济效益7.89亿元,成为我国早熟短季棉的主栽品种。1984年,黄河棉区种植了麦棉两熟2000万亩,一熟变两熟,相当于又增加了2 000万亩地。一个新品种的诞生催生出一种新的耕种制度,当年的黄河棉区首次实现了棉花自足,并大量出口。喻树迅目睹和参与了这一奇迹的诞生,他的研究能力与研究兴趣快速提升。

也许是为了有意锻炼喻树迅,中棉所10号在推广中出现了早熟、早衰、抗病性、质量等问题。“科研就是这样,必须不断地面对新问题,不断地解决这些重大难题。”喻树迅回忆道,早衰现象是在我国生产实践中出现的,不但前人没有研究过,当时世界上也没有人去做这种研究。这时,喻树迅偶然获得了一个信息— —北京大学人体研究所正在研究人体衰老问题。他就大胆设想:棉花是否和人体衰老的道理一样?正巧,中国农科院1989年在北京开办第一期干部培训班。利用参加培训的机会,喻树迅白天在农科院上课,中午去实验室做实验,晚上去中科院植物所进行棉花衰老机理研究。

那是段艰苦而忙碌的日子,当时北京正在下大雪,不通车,喻树迅下课后,必须从农科院走到植物所去做研究。从北京回到地处安阳县白璧镇大寒村的所里,条件很差,药品和基础设备等都非常匮乏,加上当时助手少,需要重复的实验多,此外,他还要与老专家一道培育和推广新品种。他忙得不可开交。

有幸的是,实验证明了喻树迅的大胆设想:植物和人体的衰老原理都是一样的。喻树迅与课题组一起通过多年遗传研究,终于在1980年代后期育成高抗、早熟、高产的中棉所16,成为我国1990年代的当家品种,推广面积达8 500多万亩,于1995年获国家科技进步一等奖。

接着,喻树迅带领的课题组采用先进技术一鼓作气培育出短季棉系列品种中棉所24、27和36等,都实现了早熟不早衰,不但解决了新疆棉区由于气温低纤维强力下降,黄淮棉区麦棉争地而低产、质差等重大科技问题,而且为我国发展优质棉和高效集约农业提供了技术保障。

仅喻树迅一人就先后育成12个短季棉品种,其中所培育的中棉所20,由于棉酚含量低,棉秆可作为饲料,棉仁可作为食品,提高了棉农植棉效益,产生了重大的社会经济效益,于1999年获国家科技进步二等奖。

因工作成绩突出,喻树迅被评为国家有突出贡献的中青年专家、农业部有突出贡献的中青年专家,入选人事部“百千万人才工程”,获得全国优秀农业科技工作者等荣誉称号。

我国成为世界上第一个拥有双价基因抗虫棉技术的国家,在转基因抗虫棉技术的研究领域冲到了最前沿。

围绕国家的需要去拼搏创新

1958年,中国农业科学院把棉花研究所选址于安阳县白璧镇大寒村,目的是为了离棉花田近些,便于近距离研究,零距离观察。

当时中棉所的许多科学家,多来自北京、上海、杭州等条件优越的大城市,放弃优越的生活条件,为了祖国的棉花科学事业,他们50年如一日,克服地处农村、交通不便、信息不灵、生活艰苦、待遇不高的困难,艰苦奋斗,默默奉献着自己的青春年华。尤其难能可贵的是,他们把自己的命运同国家的需求紧紧联系在一起,个人的奋斗目标与国家的发展目标始终保持一致,围绕国家的需要去拼搏奋斗,逐步形成了“艰苦奋斗、甘于奉献、勤于实践、勇于创新”的“中棉所精神”,正是这种奉献精神,使他们不仅经受住了困难的考验,在保持中棉所常规育种优势的同时,又主动进军高科技领域,在与国外高技术的大战中取得决定性的胜利。

喻树迅如今所具有的“中棉所精神与气质”,正是得益于一次次的锻炼。

1992年,几乎没有任何征兆,我国黄淮流域棉区棉铃虫爆发!棉铃虫每天以1000多公里的速度席卷黄淮流域的广大棉区。

农药失灵,喝着农药长大的一代代棉铃虫对农药产生抗性。加倍喷施农药的农民倒下了,但棉铃虫却安然无恙。

这场毁灭性的棉铃虫灾,使我国的棉花产业濒临绝境。两三年间,我国的棉花种植面积从一亿亩锐减到6000万亩,国家与棉农的经济损失超过400亿元。纺织业停顿,出口创汇大幅缩水,全国棉花产业濒临绝境。

就在棉铃虫肆虐中原大地的第三个年头,美国孟山都公司一个最新的科技成果——转基因抗虫棉诞生了。

转基因技术就是把某个特定的外源基因转入到生物体中,形成新的性状。棉铃虫是碱性胃,人胃是酸性胃。晶体蛋白在棉铃虫的碱性胃里成为毒蛋白,咬食了毒蛋白,棉铃虫就像得了胃溃疡,上吐下泻而死。而晶体蛋白在人的酸性胃里就变成了营养物质,对人来说是安全的。这种转基因抗虫棉最大的好处是,少用甚至不用农药,就能够有效控制害虫。这对于危难中的中国棉花产业,无疑是一道曙光。

外方代表提出,只要中国肯出9000万美元的价格,就可以把转基因抗虫棉技术转让,但这种转让不包括技术的核心部分。合同一签30年,在这期间,中国不能进行转基因抗虫棉的育种。

这也就是说,技术你可以用,专利权不能给你。这样下去,中国将来的棉花安全就要控制在别人的手里了……

几番深思,科学家们做出了一个决定:一定要研制出具有自主知识产权的抗虫基因和国产转基因抗虫棉。

那时,喻树迅还是一个年轻人,他和他的一大批年轻同事们,投入到研发工作中。在自主研发国产抗虫棉的道路上,每一个中棉人都全力以赴。

1996年,仅仅用了一年零八个月,国内第一批转基因抗虫棉就培育出来了。经试验,在不打农药的情况下,吃了抗虫棉,棉铃虫的死亡率达80%,甚至有的达到100%。

我国由此成为世界上第二个拥有自主知识产权的转基因抗虫棉国家。

然而,育种学家意识到,如果长期使用只转了Bt一种基因的抗虫棉,那么,生命力顽强的棉铃虫很可能会对单一杀虫蛋白产生抗性。如果能再转一个外源基因的话,那么棉铃虫产生抗性的几率就会大大降低,这样,抗虫棉的生命力也会长久。

面对新的命题,喻树迅带领科研团队又开始了新一轮的科研攻关。这一次,他们主攻的是国外没有成功先例的双价基因抗虫棉。这次选中的外源基因是CPTI,它主要产生着一种豇豆胰蛋白酶抑制剂,也就是一种有毒性的蛋白,这种毒性蛋白通过抑制棉铃虫的消化,使棉铃虫产生厌食。

一旦转入植物体内的两个基因产生协同和互补作用,就如同在棉花中放入了两颗定时炸弹,棉铃虫吃了这种棉花,一方面会逐渐厌食,另一方面会消化不良,棉铃虫就在劫难逃了。

1998年,双价基因抗虫棉终于研制成功,我国成为世界上第一个拥有双价基因抗虫棉技术的国家,在转基因抗虫棉技术的研究领域冲到了最前沿。

然而,就在我国潜心研究转基因抗虫棉的时候,美国的抗虫棉悄然占领了我国几乎所有棉区。原来遭到拒绝的外方跨国公司并没有打道回府,而是调整战略,采用迂回战术,率先抢占我国的主要植棉区。1997年,跨国公司在河北省和安徽省建立了两个在华子公司,直接把“大本营”安在我国两大棉区的主要种棉省。凭借其成熟、领先的高新技术优势,短短一年时间,他们的抗虫棉就控制住了这两省的棉花市场。1998年,我国抗虫棉种植面积380万亩,国外抗虫棉就占到了95%以上,国产抗虫棉仅占不到5%的市场份额。

5%!这个数字刺痛了我国最高棉花研究机构的神经,被外国垄断市场让育种专家们感到说不出的难过。

分析洋品种迅速占领国内市场的原因后,喻树迅和他的团队得出,要尽快培育出性状优良、高产量的抗虫棉。通过杂交、回交等手段,把有利的性状综合起来,聚合到一个群体中,大大提高国产转基因抗虫棉的综合水平,使棉花产量提高10%到20%。

这场不见硝烟的争夺战在各国的实验室里继续进行。

不到四年,榆树迅带领中棉所的科研人员,先后培育出了中棉29、中棉41、中棉45等系列抗虫棉新品种。跟美国的品种相比,这些土生土长的转基因抗虫棉适应性更强,除了能更好地抗棉铃虫,还能抗黄萎病,最重要的是,棉花产量增加了20%多。

这些新研制的国产抗虫棉,产量和性能都超越了洋品种,优势显现出来后,棉农也从种进口抗虫棉纷纷转向种国内品种。

扬眉吐气的日子终于到来了!2002年,国产抗虫棉市场份额上升到了35%,2003年,国产抗虫棉市场份额又上升到50%左右;2004年攀升到60%以上,2005年已经占据70%的份额。抗虫棉的种植有效地控制了棉铃虫的暴发,农药用量减少60%-80%,每年节约化学农药用量2 000-3 000万公斤,农药中毒事件降低了70%-80%。国产转基因抗虫棉每亩还可增产皮棉7公斤,增收节支约120元。

此后,国产抗虫棉市场份额迅速扩大到目前的近98%,彻底扭转了外国公司垄断中国市场的局面。

如上所述,第一步是获取服务器端通过OPC UA读取的SINUMERIK 828D数控系统数据,下面以机床的运行时间为例,通过执行SQL查询的方式,将已定义的各个不同的数控系统的运行时间存入数组中。

这场育种攻坚战,前后打了十多年,喻树迅和他的科研团队最终依靠自主创新赢得了一个漂亮的翻身仗。

表面上这是一场棉铃虫大战,背后则是一场没有硝烟的“高科技大战”。在这场惊心动魄的战场上,每个中棉人都经受了考验与锻炼,喻树迅也由此得出,个人荣誉来自于为国争光中,个人价值体现在创新行动中,个人奋斗目标永远与国家利益相一致。

目前,我国的棉花育种技术走在了世界前列。在我国培育的转基因作物中,转基因棉花的推广面积最广,成为农业高新技术领域的一个标志性成果。1998年喻树迅领导的课题组获全国“五一”劳动奖章。

与此同时,中棉所还在另一方面也创造了佳绩:他们建立的棉花规模化转基因技术体系平台,创新性地建立了农杆菌介导法、花粉管通道法、基因枪轰击法三种高效转基因技术方法,这是国际上唯一可同时利用这三种方法快速获得转基因抗虫棉新材料并成功走向应用的技术平台。现已获得转基因抗虫棉材料数万株,筛选出有利用价值的种质新材料2 000余份,其中600余份已提供给育种家选育新品种,并育成抗虫棉新品种20余个。该项成果于2005年获得了国家科技进步二等奖。

个人荣誉来自于为国争光中,个人价值体现在创新行动中,个人奋斗目标永远与国家利益相一致。

“把您的优势无限放大”

从1958年开始,几代中棉所科研人员在艰苦的环境里工作,共获得186项科研成果,其中获得国家级奖励18项,全所累计培育成功棉花品种52个,种植面积占到全国棉花面积的一半以上,平均每年为棉农和国家创造经济效益15亿元。

几十年的锻炼提高,喻树迅已经成为一个学者型的领导,领导型的学者,如今,喻树迅身兼中国棉花学会理事长、农业部棉花生产专家顾问组首席专家、十五“863”现代农业技术主题专家组组长、十一五“863”主要农作物功能基因组学研究重大专项专家组副组长、国家农业创新体系棉花创新体系首席专家、“973”项目“棉花纤维功能基因组学研究与分子改良”首席科学家等职。

走上领导岗位后,喻树迅更多的精力放在管理上,他的心愿就是,带出一支好的领导队伍,一支高水平的科研队伍、一支能力强的科研辅助队伍。为了提高自己的管理水平,他前后利用3年的时间,陆续在清华大学深造提升,再把以人为本的科学管理思想运用到工作实践中,为大家创造机会一起成长。

“把您的优势无限放大”,在中棉所大门侧面格外醒目。这是以喻树迅为主的中棉所领导班子的心愿,也是中棉所激活科研人员潜能的目的。

10多年前,正当中棉所科研人员在实验室和试验田里同棉铃虫搏斗的时候,另外一个严峻的问题摆在他们面前:人才流失。8位科技骨干走了,派到国外学习的人员有32个没回来。怎么办?所长喻树迅得出了“稳定人才、留住人才,营造人才成长环境,以人才促发展”的新思路,在充分调查研究的基础上,实施了“三步走”的人才战略。

第一步,盖房子、发票子、定位子。兑现有关政策,把以前拖欠的奖金等福利待遇全部补齐,年底拿出专项经费奖励有突出贡献者。在农业部、科技部以及河南省、安阳市等的大力支持下,把职工宿舍搬进了安阳市,扩大了住房面积。同时破格提拔了10多个30多岁的处长和课题组长,留住了一大批青年骨干人才。

第二步,建平台,搭平台,拉大框架用人才,给英雄以用武之地。

第三步,送出去、请进来,用国际化战略聚英才。先后派出国考察访问52人次,请美、印专家来访55人次,参加国内外学术会议50余次,签署合作协议5个,为人才成长和发展创造了一个比较大的空间。

同时,在科研管理方面将行政职能部门由5个精简为4个,人员由过去的几十人精简到16人,逐步探索人性化管理模式,形成了公平竞争的用人机制、绩效优先的分配机制和不易腐败的预警机制。

这一系统措施产生了积极的变化:过去吊儿郎当、在农场不好好干活的“刺儿头”,主动要求去新疆试验基地工作;过去连年亏损的科贸公司,开始赢利;过去个别科研人员自己转让品种和技术赚钱,现在委托所科贸公司进行产业化开发,自己则全身心投入到科研工作中;中棉所的工作条件大为改善,老年人看病难,小孩子上学难,大学生找对象难的问题迎刃而解,中棉所进入历史上公认的最好时期。如今,一栋栋博士楼、专家楼拔地而起,一个岗位招聘就会有几十个人报名竞争,每年派人到美国学习,开阔视野,直接接触科研领域的最前沿。

2009年仅河南省棉花生物学重点实验室就主持计划项目25项,参加项目14项,项目合同总经费达13700万元。其中“973计划”项目1项、“863计划”项目4项、支撑计划项目2项、转基因重大专项4项、行业项目1项。同时,取得较优异的成绩。其中“高效广适双价转基因抗虫棉中棉所41”获国家科技进步二等奖、“棉花新品种中棉所43选育及推广应用”获新疆自治区科技进步二等奖、“优质、抗虫、丰产天然彩色棉种质创新与利用”获中国农业科学院科技进步二等奖。

最值得抒写的是,中棉所41是第一个国审双价转基因抗虫棉品种,将我国自主知识产权的Bt+CpTI双价基因,采用花粉管通道法转入常规棉品种中育成,高产广适,产量比同类品种增产11.2%-14.1%,比美棉33B增产22%-25%,2002年审定以来一直是黄河流域主推品种,占陕西、山西种植面积的50%以上;抗逆性强,抗棉铃虫性强而持久,减少棉铃虫防治70%-80%,棉花生长中后期抗虫性显著优于单价抗虫棉,抗枯萎病,耐黄萎病,耐干旱、盐碱;纤维品质优良,效益显著,2009年荣获国家科技进步二等奖。专家认为,“该品种的育成是我国转基因抗虫棉育种的重大突破”。在其带动下,国产抗虫棉面积迅速上升,以其为亲本被全国20多家育种单位应用,育成新品种(系、组合)54个,其中通过省级以上审定的杂交种11个,常规新品种1个,有力地促进了我国转基因抗虫棉新品种的培育,推动了我国棉种产业化的发展。

“因为有人才,我们现在发展很快”,喻树迅说:“如今成果才开始初步显现。”

国家棉花产业技术体系首席科学家喻树迅现在正着重做的是:用棉花工厂化育苗和机械化栽培简化种植的高新技术打造“双高生态棉”,目标是长江创籽棉亩产1 000斤,新疆创籽棉亩产2 000斤;黄河两熟北移两纬度和套种改麦茬移栽,小麦亩产1 000斤,籽棉亩产500-600斤,霜前花率80%,连片面积50亩。目前,江西省已出现每亩千斤籽棉,新疆有些产量已经接近每亩一吨。喻树迅乐观地推算,如果在全国大面积推广,就是亩产只有500-600斤,意义也是十分重大。喻树迅说,推广千斤籽棉是目标,不是最终目的。

“必须把相关科研单位整合起来,形成一个拳头出击!”喻树迅如今把很多精力放在了建立上、中、下游各单位的协作上。

喻树迅的体会是,单打独斗只会被各个击破,要成功只有建立全国“一盘棋”的研发推广体系。其实,建立符合中国国情的研发推广体系,比做科研更难。

搞转基因研究,找到合适的基因,单靠中棉所是不能完成的。中国农科院生物研究所郭三堆研究员拥有Bt杀虫基因专利,是合作体系的上游,就以中国农科院生物所、中科院遗传发育所和微生物所等为基因的构建单位,这样就成功构建了我国拥有自主知识产权的抗虫基因。

中棉所为合作体系的中游,建立棉花规模化转基因技术体系,大批量创造转基因棉花种质新材料,并将所获得新材料快速发放给育种研究单位;中棉所、山东棉花研究中心等10余家棉花育种单位迅速培育出适宜我国不同棉区种植的国产转基因抗虫棉新品种,并在河南安阳、山东惠民、安徽望江等地的生态育种试验站进行中试试验。

体系的下游则是科技型棉花龙头企业,中棉所科技贸易公司、山东惠民中棉种业有限责任公司、安徽长江中棉种业有限责任公司等企业经营新培育的转基因抗虫棉新品种,并通过转基因抗虫棉新品种的展示与示范以及建立遍布各棉区的营销网络,使国产转基因抗虫棉良种迅速栽种到棉农的地里。

1999年国家发改委启动了“国产转基因抗虫棉种子产业化”和2002年科技部立项的“国家转基因棉花中试与产业化基地”项目,均由中标的中棉所牵头,一支优势互补、强强联合、具有国际竞争力的“联合舰队”终于成功地建立起来了。全国“一盘棋”的研发推广体系展现出旺盛的生命力。

目前,在国家发改委、农业部等部门的大力支持下,以中国农科院棉花所科技贸易公司为主体,依托中棉所科技成果,在我国三大棉区分别与地方合作,通过优势互补成立了8个区域性合资公司,形成了以中棉所为研发中心的遍布全国的产业化体系,建立了抗虫棉新品种示范点200多个,促进了国产转基因抗虫棉的快速发展。

现在是棉花所建所以来的最好时期,但喻树迅谦虚地说,现在只是达到了一个新的高度,他们不会止步不前,今后会比现在更好。

温室中满栽种着各种各样的棉花,野生的紧凑,像树,转基因的肥硕,像花,安静中蕴藏着希望和惊喜……

猜你喜欢
棉铃虫转基因棉花
探秘转基因
棉花是花吗?
转基因,你吃了吗?
棉花
玉米棉铃虫的发生与综合防治措施
天然的转基因天然的转基因“工程师”及其对转基因食品的意蕴
我们与棉铃虫的战争
不可思议的棉花糖小村(上)
棉铃虫重发频次趋高原因探析与综合治理对策
玉米田棉铃虫对棉田测报与防治的影响探析