蔡巧玉
王元东在进行田间选择
16世纪,原产于美洲的玉米漂洋过海传入中国。古籍曾有记载,玉米“但得薄土,即可播种”,“虽山巅可植,不滋水而生”。对于地理环境复杂的中国来讲,玉米能解放很多原本不能使用的荒地,让更多的土地得以利用。
现如今,我国玉米播种面积超过6亿亩,已超过稻、麦,成为我国第一大粮食作物,在世界上仅次于美国,这对保障我国粮食安全尤其是饲用粮食安全具有重要意义。玉米育种看似面朝黄土背朝天,但吸引了一群立志献身于此的科研人员潜心研究,展开了一段旷日持久的育种征途,从落后于发达国家,到追赶甚至超越,一代又一代人的接续奋斗让我国玉米种质发生着深刻的变革。
20多年前,刚刚大学毕业的王元东也加入玉米育种的科研大军中。如今,已经成为北京市农林科学院玉米研究所副所长的他正带领团队不断续写着中国玉米种质改良的新篇章。
每当说起自己与玉米的结缘,王元东都觉得很奇妙。中学期间他跟着父亲种地,种过小麦、红薯、棉花、花生、烟草和玉米,但他唯独喜欢玉米,玉米生长期短,成熟时排列整齐,如仪仗队一般。同时父亲也尝试种植不同类型的玉米品种,他也饶有兴趣地观察,看看哪个更高产,然后一起决定种哪个品种更好。“似乎我跟玉米有种天然的缘分。”
长大后,王元东考取中国农业大学农学专业,他总笑说自己“从农村出来,学了农,又回到农村”,但其中深藏的却是他对农业割舍不下的情感。大学期间,王元东逐渐认识到了玉米育种的重要性;大三的科研训练让他领会到国外优良种质对玉米生产的巨大影响;本科实习期间,跟随陈绍江教授,他初步了解了部分国内种质材料。做一名“育种人”的想法逐渐在他心里扎下了根。大学期间,王元东这个“农村娃”连续3年获得一等奖学金和杜邦奖学金,以优秀的成绩毕业。
1997年,王元东大学毕业后进入北京市农林科学院工作,加入著名玉米专家赵久然老师刚刚组建的玉米研究中心(现更名为玉米研究所)。“当时,赵久然主任对玉米研究中心提出了一个目标:到中心成立10年的时候,也就是2007年,我们能不能选育出一个能媲美国际水平、有影响力的好品种?”对于初出茅庐的王元东来说,这是一份期待,也是一份重托。他必须做出些成绩,才能对得起自己的职业,对得起平台的信任。
然而,万事开头难,面对种质选育工作,那时的王元东有一种无从下手的感觉。
“到实践这个阶段,理论能做的十分有限,第一步是要搞清楚面前这些材料的特征特性。”为了尽快摸清材料特性,王元东身体力行,在田间播种、施肥、浇水……一天24小时没日没夜,除了吃饭睡觉,不是在地里,就是在实验室反复研究相关材料。面对并不明朗的前景和工作的巨大压力,王元东也不是没有动摇过,当时年轻人都流行出国再深造,他也偷偷准备起了留学研究生入学考试。
然而人虽在背单词,但他心里却在想着玉米育种。背单词时,他突然想到:单词有词根、后缀和前缀,根据这些就可以猜出词的意思;玉米材料看似千差万别,但其实也有共性的地方,就跟后缀词组一样。于是,王元东从背单词联想到了玉米种质的类群归类,竟意外地解决了育种过程中最基础的问题,“比如首先把黄早四衍生系集中在一起,相同性状比如花丝颜色、花药形态、株型、叶色等当作词根,具体到某一黄改系特殊性状时就比作词缀,这样十几个黄改系只记词缀就可以了,记忆高效而且准确”。
王元东试着将1145这类种质和其他种质相比较,发现这类种质共性性状与其他种质有明显区别,比如株型半紧凑、花药颖壳紫色、叶色持绿性好、根系发达、籽粒硬粒橙黄色。然后他将这些发现汇报给领导,并结合分子技术,利用RAPD分子标记进行聚类分析,结果表明这类种质遗传距离相近且与其他杂种优势群距离较远,因此可将这类种质归为一个类群,定名为P群。
这时,王元东已彻底放弃了出国深造的想法,开始全身心投入玉米育种的漫长征途中。
2003年,正在攻读硕士研究生的王元东进一步研究学习了杂优类群的理论,但苦于自己手中缺乏优良的种质,想培育出大品种很难。入行6年还没有选育出好的品种,王元东心里承受着巨大的压力。这一年转机出现了,美国先锋公司开始在中国参试品种,这些品种表现十分突出,在东北中熟区试种比农大108增产近20%,在黄淮海比郑单958增产10%以上,而且都是纯正的美国种质,这对国内尝试研究利用美国种质进行育种是一个大好的机会。
基于自己多年的学识和经验,王元东很快认定这是一类新的种质,经讨论决定以X1132x杂交种为主进行选系,采取高密度、大群体、变换地、强胁迫和严选择等方法,确保能鉴选到符合育种目标的优异单株。为了保留更多有利基因,他连续3年在不同地区包括北京、吉林、甘肃、河南等地进行循环选系。
经过和黄改系初步测配,王元东发现这批种质配合力很高,于是继续在北方自交纯合稳定,并从中鉴定出1300个穗行在海南进行广泛组配。这次组配共筛选出京科968、京科665、京科921、MC4592等多个中晚熟品种,均在生产上获得了大面积推广;之后进一步与黄改群早熟自交系京2416组配选育出京农科728、MC220、京科528、京单38等早熟品种,也获得大面积推广应用。至此利用X1132x杂交种选育出京724、京725、京464、京4055、京MC01、京D9H等多个骨干自交系,形成了X系种质。
2007年,玉米研究中心成立10周年之际,在赵久然老师的总体规划和指导下,王元东交出了一份优异的答卷。
京科968、京农科728等品种的迅速大面积推广,证明了这类种质的优秀特性,但王元东并没有在此止步。他认为,玉米育种是连续性的研究,选育出一个良种,示范、推广给老百姓种植后当时效果不错,可随着生产环境和需求不断变化,曾经的良种,若干年后可能就因跟不上新的需求而被淘汰。“育种没有连续性,后续品种就难以跟上。只有不断优化,种子的‘含金量’才会不断增加,老百姓才会一直有好种子种。”
基于这样的想法,王元东继续在X系种质上发力探索,先后选育出京B547、京88、京72464、京1110、京661等第二代X系,组配出MC121、MC812、NK815、京科927、京科682、京科938、榜玉100、京农玉658、京科986等品种。这些品种株型更加理想清秀、更耐密抗倒,部分组合适宜黄淮海夏播机收籽粒。
现在,王元东对X系种质又有了进一步改良的思路,“如何拓宽X系种质遗传基础是下一个阶段的主要工作。我们将自主选育的X系,融入国内其他优良X系,混合组建新X系群体,进行群体改良提升”,而这些构想正在由一支年轻的团队实践着。这支近30人的团队,在赵久然和王元东的带领下,正在把玉米中心勾勒的蓝图变为现实。每当看到他们,王元东就像看到了当年的自己,心里充满了希望:“这些年轻人很努力,不管条件多么艰苦,从不喊苦喊累。年轻人有拼劲儿,我国农业发展才会有未来。”
如今,每年在各个育种基地间奔波的王元东,每次路过玉米地,心里都无比踏实。“农民苦啊!我上大学时,假期回家干活,一场大风过来玉米就全倒了,那时候的品种都不抗倒伏,必须赶在大中午太阳最大的时候,我们一株一株去把玉米扶起来。那时候我就想,有一天,一定要让农民种上抗倒伏的品种。”如今,家乡早已种上了由王元东培育的京科528,“北京的树都被刮倒了,这个品种的玉米都没有倒”。
为农民减轻劳作,让粮食增产增收,这就是王元东从事科研几十年来最朴素的愿望。如今,农民已经享受到农业机械化的便利,而作为科研人,他和同事仍要俯身在烈日下的玉米地里,一株一株去套袋、授粉,每天观察每一株玉米的长势,记录、分析,周而复始,几十年从未间断过。但王元东觉得这事不值一提,他说:“我们育种人都是这样过来的,只要农民过上好日子,我们不觉得苦,心里都是甜。”