孫寰研究員開創(chuàng)雜交大豆研究

文/常汝鎮(zhèn)

孫寰研究員是文革前從沈陽農(nóng)學(xué)院畢業(yè)的研究生，我大學(xué)同班的一位同學(xué)也考入沈陽農(nóng)學(xué)院，與孫寰同為著名的耕作學(xué)教授徐天鍚的學(xué)生，徐教授留美回國，在上海復(fù)旦大學(xué)任教，20世紀(jì)50年代高校院系調(diào)整時到沈農(nóng)。他主張平作，而東北農(nóng)學(xué)院的秦家熹教授主張壟作，有著不同的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)。學(xué)校假期我回沈陽曾到沈農(nóng)去看我的同學(xué)，當(dāng)時沈農(nóng)的研究生有專門的自習(xí)室，門上還有某年級某班學(xué)生負(fù)責(zé)研究生自習(xí)室打掃衛(wèi)生的牌子，可見當(dāng)時沈農(nóng)的研究生學(xué)習(xí)條件是很好的。

孫寰研究生畢業(yè)后分配到吉林農(nóng)科院，文革期間多在實(shí)驗(yàn)農(nóng)場勞動鍛煉駕駛拖拉機(jī)耕地作業(yè)。但會抽時間繼續(xù)學(xué)習(xí)英語，所以他英語水平較高，改革開放以后是最早派出的訪問學(xué)者，到衣阿華州立大學(xué)（Iowa State University）進(jìn)修，在Palmer教授的實(shí)驗(yàn)室從事細(xì)胞遺傳學(xué)研究，這為他回國后從事雜交大豆研究打下了基礎(chǔ)。同期在該校作訪問學(xué)者的還有蓋鈞鎰院士，他在Fehr教授的大豆遺傳育種實(shí)驗(yàn)室進(jìn)修。1983年在長春召開第二屆中美大豆學(xué)術(shù)討論會時，他們二位是骨干力量，因?yàn)樗麄兗仁煜ご蠖褂钟杏⒄Z基礎(chǔ)。1990年，孫寰（時任吉林農(nóng)科院副院長）、蓋鈞鎰（時任南京農(nóng)業(yè)大學(xué)副校長）和我，在農(nóng)業(yè)部費(fèi)開偉（時任科技司副司長）帶隊下赴美訪問。其間在伊利諾伊大學(xué)（University of Illinois）考察訪問時，與Illinois州大豆協(xié)會的一些負(fù)責(zé)人（也是種植大豆的農(nóng)場主）座談，組織此次座談的Kauffman教授請孫寰介紹中國大豆生產(chǎn)情況，他能流利地用英語進(jìn)行介紹與回答問題。

1983年回國后，孫寰最初也是進(jìn)行大豆細(xì)胞遺傳學(xué)方面的研究，他在栽培大豆中發(fā)現(xiàn)了大豆染色體倒位系。由于80年代初開展了野生大豆考察，他對野生大豆進(jìn)行了細(xì)胞學(xué)研究，對野生大豆中染色體易位和具4個隨體的特殊基因型進(jìn)行了深入研究，采用涂片法對4個隨體野生大豆核仁數(shù)目進(jìn)行觀察，4個隨體野生大豆細(xì)胞核一般只有1個核仁，但有時出現(xiàn)雙核仁，他對此進(jìn)行了分析，4個隨體材料中多出的2個隨體推測其來源可能的途徑，是帶有隨體的一小部分染色體發(fā)生了重復(fù)和易位，或2條帶隨體的染色體發(fā)生重復(fù)，同時又丟失了2條染色體，整個染色體數(shù)仍保持40，而在栽培大豆中尚未見到4個隨體的報道。

孫寰和他的課題組利用14省176份野生、半野生大豆，在全國布置6個試驗(yàn)點(diǎn)，與相應(yīng)熟期的栽培大豆雜交，測驗(yàn)野生大豆染色體結(jié)構(gòu)變異。研究發(fā)現(xiàn)我國野生大豆染色體易位頻率為73.3%，倒位頻率為7.4%，染色體正常的僅為19.3%。隨著進(jìn)化程度的提高，易位頻率逐漸降低，到栽培大豆易位頻率降為零。由于中國野生大豆染色體易位和倒位頻率高，孫寰建議在利用野生大豆為親本時，最好利用無易位的材料。

孫寰研究員在野生大豆細(xì)胞學(xué)和細(xì)胞遺傳學(xué)研究上的重要貢獻(xiàn)，是通過栽培大豆與野生大豆的種間雜交，創(chuàng)造了世界上第一個質(zhì)-核互作雄性不育系。他以栽培大豆167（汝南天鵝蛋）為母本，以野生大豆035為父本進(jìn)行雜交，F(xiàn)1高度不育，而反交F1花粉育性正常，正反交育性的差異，表明栽培豆167細(xì)胞質(zhì)對決定后代的育性起關(guān)鍵作用，從而確定167含有不育細(xì)胞質(zhì)。以035為輪回親本，經(jīng)多次回交核置換，1993年育成了具有野生大豆表現(xiàn)型的質(zhì)-核互作雄性不育系OA和保持系OB，這一野生大豆不育系花粉敗育率99%以上，不育株率100%，在《科學(xué)通報》上發(fā)表了《大豆質(zhì)-核互作不育系研究》。

由于野生大豆難以在雜種優(yōu)勢利用上直接應(yīng)用，孫寰又以O(shè)A的BC3為母本，通過大規(guī)模測交，于1995年育成了第一個栽培大豆細(xì)胞質(zhì)不育系YA和同型保持系YB（伊川綠大豆），同時也找到了恢復(fù)系，實(shí)現(xiàn)了“三系”配套，這為大豆雜種優(yōu)勢利用開辟了道路。這一研究在大豆領(lǐng)域?qū)儆陂_創(chuàng)性成果，處于世界領(lǐng)先地位。1994年該成果獲得了吉林省科技進(jìn)步一等獎，1998年又獲農(nóng)業(yè)部科技進(jìn)步二等獎。同時，在20多個國家申請了國際發(fā)明專利，具有我國獨(dú)立的知識產(chǎn)權(quán)。

孫寰在獲得細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的同時，又對細(xì)胞質(zhì)雄性不育遺傳特性和育性穩(wěn)定性進(jìn)行了研究，通過遺傳試驗(yàn)證明，具有汝南天鵝蛋胞質(zhì)的不育系屬配子體不育。將不育系OA和保持系OB在不同年份、不同地點(diǎn)種植，觀察花粉的育性，其結(jié)果不育系OA不育率接近100%，又在不同溫度和光照條件下觀察其育性，OA的花粉敗育率均在99.6%以上，不育性極為穩(wěn)定；保持系OB在不同溫度和光照下均表現(xiàn)高度可育。孫寰還明確指出，在不育系選育初期，就應(yīng)該注意育性穩(wěn)定性，與不育系的穩(wěn)定性相比，雜種F1的育性穩(wěn)定性更為重要，這在很大程度上決定一個雜交種能否在生產(chǎn)上大面積應(yīng)用。

創(chuàng)造出細(xì)胞質(zhì)雄性不育系，實(shí)現(xiàn)“三系”配套，僅是大豆雜種優(yōu)勢利用的第一步，接下來的一系列研究可稱為大豆雜優(yōu)利用的攻堅戰(zhàn)，包括強(qiáng)優(yōu)勢組合的選育，昆蟲傳粉試驗(yàn)，高異交率不育系選育，制種環(huán)境的選擇與控制，制種時父母本比例的配置，種子質(zhì)量控制等多個環(huán)節(jié)。孫寰帶領(lǐng)課題組一一進(jìn)行研究，尤其在高異交率不育系選育及昆蟲傳粉上花費(fèi)大量精力，取得較好的效果，使雜優(yōu)利用呈現(xiàn)出利用前景，已選育、審定了系列雜交大豆品種，區(qū)試和生試結(jié)果表明，雜交大豆品種增產(chǎn)顯著?！百|(zhì)核互作雄性不育大豆及生產(chǎn)大豆雜交種的方法”2000年獲得了中國專利，2006年這一開創(chuàng)性研究成果獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎。很巧的是這一年我和張孟臣研究員擔(dān)任國家成果獎遺傳育種專業(yè)組評審，主審大豆的成果項目。孫寰研究員開創(chuàng)的雜交大豆研究帶動了中國大豆雜優(yōu)利用研究的進(jìn)一步發(fā)展，連續(xù)列入了國家“863”項目。我曾多次參觀他的雜優(yōu)大豆現(xiàn)場和相關(guān)活動，相信雜交大豆終會有突破而大面積推廣的時候?，F(xiàn)在他已把這一研究傳遞給年輕一代，趙麗梅研究員主持這一研究，已經(jīng)審定的雜優(yōu)大豆品種雜交豆1～5號以及吉育607等。2013年9月下旬我與劉忠堂研究員一起應(yīng)邀到雜交大豆制種基地考察測產(chǎn)，在完全開放，也無任何人工放蜂等措施的條件下，制種產(chǎn)量已很可觀，為實(shí)現(xiàn)大面積制種又前進(jìn)了一步。

孫寰研究員對大豆產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也十分關(guān)心，強(qiáng)調(diào)提高大豆產(chǎn)量，他近幾年去美國訪問時，專門抽出時間，到美國創(chuàng)造大豆高產(chǎn)記錄的農(nóng)場考察，回來撰文加以介紹。在論述大豆產(chǎn)業(yè)發(fā)展上，他能客觀地提出自己的意見，源于他對中國大豆生產(chǎn)的了解。他曾多次到美國考察和做研究，還到巴西、日本、韓國等地考察，熟知世界大豆生產(chǎn)發(fā)展情況。他多次參加世界大豆研究大會，兩次中美大豆學(xué)術(shù)討論會也都出席，他發(fā)起并主持了國際大豆加工利用會議。即使現(xiàn)在組織大型國際會議也要投入很大精力，而1990年時所費(fèi)力氣更大，會議在當(dāng)時的吉林農(nóng)科院所在地公主嶺舉行，僅交通問題就頗費(fèi)周折，國外代表要先到北京，再轉(zhuǎn)往長春，又從長春接到公主嶺，即使國內(nèi)代表的回程票也花費(fèi)不小的力氣，能完滿地舉辦這次會議，看出孫寰副院長的組織協(xié)調(diào)能力。此后國際大豆加工利用會議每4年舉辦一次，一直延續(xù)至今，他作為這一會議的發(fā)起者，應(yīng)邀參加其后的會議，并在大會上做主旨發(fā)言。

孫寰人很聰明，知識面廣，說話有條理，表達(dá)清楚，為人開朗，淡泊名利，他培養(yǎng)年輕人接續(xù)他開創(chuàng)的研究。孫寰曾擔(dān)任吉林農(nóng)科院副院長，吉林農(nóng)科院首席科學(xué)家、吉林省省級專家。從1989年起擔(dān)任中國作物學(xué)會大豆專業(yè)委員會副理事長，直至2011年。他主編了《吉林大豆》一書，參加《野生大豆生物學(xué)》等著作的編寫，在《科學(xué)通報》、《大豆科學(xué)》等刊物上發(fā)表論文多篇。

我和孫寰相識多年，每年大多有機(jī)會借參加會議或者考察活動等見面，大多時候也有劉忠堂研究員在場，我們見面會有很多交流，談?wù)撧r(nóng)業(yè)生產(chǎn)、談?wù)摯蠖巩a(chǎn)業(yè)、從大豆育種、栽培到生產(chǎn)無所不談，每次都是相見甚歡。有時董鉆教授、蓋鈞鎰院士也在一起，幾位從事大豆研究的老人相見其樂融融，看到中青年大豆科技工作者成長起來，大家都十分高興。