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关注国家科技进步奖丨王天宇:挖掘优异种质资源 当好“备菜”人

  这个奖项是对自己和同事们的一个慰藉和激励,我们会继续推进这项工作,再接再厉。

  11月初,中国农业科学院作物科学研究所研究员王天宇牵头完成的“玉米优异种质资源规模化发掘与创新利用”项目获国家科技进步二等奖。王天宇向新京报记者介绍这个项目时说,通俗一点,可以将自己的工作理解成“不断地收集玉米种质资源,发掘有用的材料”。这短短的十余个字,就是科学家埋头在玉米地里的二十年。“优异玉米种质资源的挖掘永无止境。”他说,种质资源的挖掘,是给育种工作提供材料基础,好比育种家们要做一盘好菜,而自己,就是那个“备菜”的人。

  据国家统计局数据,2012年,全国玉米产量为20812万吨,也是从这一年起,玉米成为了我国第一大粮食作物。我国并不是玉米的原产国,在它约500年前传入中国前,玉米已经在南美洲被驯化了几千年。

  “在中国,玉米的产区分布非常广,从南到北,从东到西。”王天宇说,对于一个非原产国来说,玉米的种质资源的挖掘是面临非常大的压力和挑战的,“一方面需要有尽可能多的种质资源去满足各地不同的地理条件,另一方面玉米在我国本身的多样性和丰富程度相对而言非常有限。”在过去20年里,王天宇的工作,就是在压力面前完成这个挑战。

  科学家们将种质创新称为“前育种”,具体解释起来,就是将那些育种不易利用的种质资源变成育种好利用的材料,把不适应的外来种质改良成本地能利用的育种材料。

  王天宇认同这个解释,他进一步告诉记者,收集方方面面的玉米种质资源、把育种家们可能并不方便利用的材料进行二次加工、创新、保留优异的性状、持续不断地满足育种需要去支持产业的发展,这是自己与团队的目标。

  “打个比方,”王天宇试图向对这个领域不甚了解的人解释自己的工作,他说育种就像做饭炒菜,除了需要如育种科学家这样的“厨师”,也需要如自己和团队伙伴这种完成“备菜”工作的人,“要想更容易地炒出好菜来,满足不同地区的‘口味’,那么就需要我们在前期来准备更高质量、更优质的‘食材’。”王天宇说。

  据中国农科院的数据,在过去的20年里,王天宇与团队使库存资源数量增加了110%,地方品种种族增加到146个,国外种质资源占比从12%提高到28%,极大地丰富了我国库存玉米种质资源,实现了量与质的同步提升,不仅为我国玉米育种与产业可持续发展扩充了战略储备,也为优异种质资源发掘及育种利用奠定了扎实的材料基础。

  项目进行中有哪些难点?王天宇首先提到的自己项目进行的基础,“就是需要丰富的种质基础,需要资源的广泛收集,只有收集足够多的‘沙子’,才有可能从中淘出‘金子’来。在这个基础上,还要面临技术体系的建立,和鉴定平台的搭建,最终还需要有相当的鉴定规模。”

  除了技术上的难点,在种质资源规模化发掘过程中,科研人员时间和体力上的投入也是巨大的。海南的气候条件能为育种工作按下“快进键”,为了玉米种质资源的筛选鉴定工作,早期王天宇和团队在一年中,几乎有一半的时间都需守在三亚的玉米地里。实验用地是向当地老乡租用的,距离老乡的住所大多不近,科研人员每天的固定工作,就是趁着日出,坐着三轮车赶往地里,顶着日头和高温,拿着纸袋子和工具在田间为玉米套袋授粉。

  王天宇回忆那段经历时说,虽然工作的地点在三亚,但是自己和同事们几乎都没有去过海边,基本上到了三亚,就一头钻进了玉米地。“事实上,不只是我和我的同事、团队,我们这个行业里的科研工作者都经历过这些,也并不觉得这些有什么。”王天宇说,现在很多科研的条件对比十几年前都有很大的改善,过往的科研经历,也就都变成了珍贵和令人感慨的回忆。

  从某种角度上,项目中的玉米种质资源鉴定规模当算是新中国成立以来数量最大的,科研人员与优秀的种质资源相遇,似大海捞针,而在这个过程里,偶尔还需要一点运气。“有时候你会发现,可能是赶巧了,鉴定出的种质资源恰好性状都不错,育种家们可能直接就能用得上,也有的时候,可能这个资源只有某个性状特别优异,其他性状很差,那么这就需要进一步的加工,再提供给育种的下一个阶段。”

  实际上,我国玉米育种的种质基础狭窄,导致一些优良种质资源的过度集中使用,造成另一种风险。王天宇说,这不仅是我们国家,也是包括一些发达国家在内,所面临的比较突出的问题。种质资源基础狭窄会导致什么样的问题?在专家们看来,如果利用率较高的种质材料中有一些潜在的短板,那么一旦外界形成能够触发短板的条件,影响所波及的面就会更广、损失就会更大。

  丰富种质资源多样性的基础、鉴定发掘与创新优异玉米种质资源,其终极目标是解决生产中存在的关键问题,推动种业科技进步,使我国粮食安全、生态安全得到保障。为此王天宇的项目组构建了定向组配和定向选择相结合的玉米生态育种模式,开展类群间定向组配和目标性状定向选择,利用创新种质育成抗病抗旱高产新品种22个,“这些品种会在生产上和科研上发挥它应有的作用。”王天宇说。

  在约20年前,由王天宇参与撰写的一份期刊文献中提到,我国的玉米种质资源研究人员、育种工作者和种子公司脱节现象严重,彼时如一盘散沙的玉米研发体系实在是无法满足种质资源共享的需求。而在20年后的今天,王天宇说,自己的团队和这个行业内的科研人员、种子公司都迎来了彼此间的“双向奔赴”。

  “这是历史发展的必然。”他提到特别是最近五年,国家层面中,农业农村部组织创建了玉米良种攻关联合体、制定国家良种重大科研联合攻关五年计划,都促进了资源的展示和相互交流。“再加上整个网络和通讯的发展,也让行业内的沟通更加顺畅和方便。”

  “正如我们国家的很多别的行业一样,随着国家的发展,我们都会在不同的时代面临不同的问题。”王天宇说,在自己所在的这个领域,依然存在诸多亟待突破的攻关点。

  他首先提到,我国的玉米产量与发达国家相比,仍然相对较低,“相当于美国的60%-70%,当然,这与我们国家的土地、气候、水资源等自然条件也有关系。”不过,王天宇说,站在育种的角度讲,这也需要通过继续提升品种的抗性,来增加玉米的产量,“这个空间是非常大的。”

  同时,他也提到要提高玉米的生产效率,实现玉米的全程机械化生产。“就目前来看,与水稻和小麦相比,它本身是‘懒人作物’,却在收获时需要人们投入更多的精力和时间去掰棒子、晾晒。”王天宇说,打通玉米机械收获籽粒“最后一公里”,也值得科研人员在品种的更新上使劲儿。

  谈到第三点,王天宇提到了关于玉米绿色增效上的关注,“也就是能通过品种的选育,减少在种植过程中,水资源和肥料的应用。对于国家来说,这也是一件非常有意义的事情,也是值得需要进一步努力的。”

  在王天宇看来,自己和团队的工作,是一件可能永远都没有尽头的工作。“即便有一天我们成为了资源强国、农业强国,但我们对于更好的种质资源的需要不会改变。”行业内的专家所从事的工作也像体育竞技比赛一样,永远追求一个“更”字,“就算有一天拥有了很好的成绩,也并不意味着我们站在了顶点之上,所以我想,这个工作就是需要一直持续。”王天宇说。

  11月初,在北京人民大会堂举行的国家科学技术奖励大会上,王天宇和他的同事凭借“玉米优异种质资源规模化发掘与创新利用”获得了二等奖。在10个主要完成人中,除了王天宇,还有黎裕、杨俊品、扈光辉、刘成、王晓鸣、杨华、王振华、程伟东、李永祥,以及众多没有写在获奖名单中、也做出重要贡献的科研工作者。

  没有人会真的喜欢“坐冷板凳”,但行行业业都需要有人在做。实际上,种质资源的收集和创新,在整个育种过程中是非常前期的事情,这也曾经并不是一项容易被人关注到的工作,从业的科研工作者也几乎都认定了这项幕后事业会注定默默无闻。

  在接受新京报记者的采访时,王天宇说,这个奖项是对自己和同事们的一个慰藉和激励,“我们会继续推进这项工作,再接再厉,为持续不断地提升玉米种业科技水平,我们会作出我们能做的、应有的贡献。”现场直播开奖结果查询