科學(xué)普及 | “三株野草”如何變成“一碗面”？——對話小麥育種專家楊武云

小麥?zhǔn)鞘澜缟戏N植面積最廣的糧食作物，栽培歷史有1萬年以上。不過，我們今天見到的小麥，已經(jīng)不是它最初的樣子。

“現(xiàn)代小麥的起源進(jìn)化是一個(gè)巧合且復(fù)雜的過程，經(jīng)歷了兩次遠(yuǎn)緣雜交。”四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院副院長、研究員、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西南區(qū)小麥生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任楊武云介紹說。

在一萬多年前，兩個(gè)物種，一個(gè)叫做烏拉爾圖小麥，還有一個(gè)是擬斯卑爾脫山羊草，天然雜交形成了做意大利面條的四倍體小麥；七千年前左右，四倍體小麥在自然界又跟另外一個(gè)物種叫節(jié)節(jié)麥，天然雜交，染色體自動(dòng)加倍，形成了六倍體小麥，也就是現(xiàn)代面包小麥的祖先。

“研究清楚小麥的遺傳和生物學(xué)特性，才能更好的指導(dǎo)小麥新品種的培育?！睏钗湓普f，如今，科學(xué)家能夠模擬小麥的進(jìn)化過程，用不同的四倍體小麥和不同的節(jié)節(jié)麥雜交，合成新的人工合成小麥，再用它作為橋梁，將具有豐富遺傳多樣性的小麥祖先中優(yōu)異基因?qū)氲浆F(xiàn)代小麥中，從而培育新的小麥品種。

1995年，楊武云利用在國際玉米小麥改良中心培訓(xùn)的機(jī)會(huì)，帶回了一批含節(jié)節(jié)麥血緣的人工合成小麥資源。當(dāng)時(shí)，全世界育種家對人工合成小麥基因資源寄予厚望，但還沒有取得成功。

“里面有節(jié)節(jié)麥的基因資源，野生性很強(qiáng)，具有很多對育種不利的性狀，比如株型散，株高很高，殼比較硬難以脫粒等。所以無法在育種中被直接利用?！?/p>

楊武云將帶回來的人工合成小麥與四川小麥雜交，經(jīng)多代鑒定，最終在國際上率先育成了突破性小麥新品種“川麥42”。川麥42高抗條銹病、穩(wěn)定性好、適應(yīng)性廣、品質(zhì)優(yōu)良且綜合性狀好，2003年和2004年，分別通過了國家和四川省品種審定委員會(huì)審定,并被推薦為四川省和全國重點(diǎn)推廣的小麥新品種。

“川麥42產(chǎn)量比對照品種，在國家區(qū)試?yán)锩嬖霎a(chǎn)了17%，在四川省區(qū)試?yán)锩嬖霎a(chǎn)了30%。在大面積生產(chǎn)上應(yīng)用，每畝可以增加100公斤左右?，F(xiàn)在川麥42是四川小麥培育的骨干親本，利用它又先后培育了40多個(gè)品種?！?楊武云說。

在培育川麥42的過程中，楊武云還結(jié)合多年來的育種實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出了一套高效的人工合成小麥育種利用策略——“大群體有限回交法”。不僅在小麥育種上可以應(yīng)用，在其他作物育種中也可以使用。
“現(xiàn)在我們課題組收集了大量的四倍體小麥和節(jié)節(jié)麥，在大量合成新的人工合成小麥。這些材料就像自己的子女一樣，肯定有好東西在里面?！?談起未來的目標(biāo)，楊武云說，第一是要高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，第二是要綠色生產(chǎn)，抗病、抗逆，少用農(nóng)藥，第三還要培育強(qiáng)筋、弱筋或者中強(qiáng)筋等多元化的品種出來，滿足不同層次的市場需求。

“野生資源很好，但是它也有很多不好的東西，要通過先進(jìn)的技術(shù)來改良它，才能夠更大范圍地更好地利用它的基因資源為我們現(xiàn)代育種服務(wù)?！?楊武云說。

監(jiān)制 | 戰(zhàn)釗 程維紅

記者 | 宋雅娟 謝蕓 肖春芳

攝像 | 肖春芳 李錦

統(tǒng)籌 | 徐琴