趙久然：矢志玉米育種，持續(xù)創(chuàng)新提升“種子芯片”

華南

“種子是農(nóng)業(yè)的芯片，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，種子是基礎(chǔ)，一粒小小的種子關(guān)系國家糧食安全，要打好種業(yè)翻身仗，開展種源‘卡脖子技術(shù)攻關(guān)。生物育種產(chǎn)業(yè)化，將為玉米種業(yè)發(fā)展注入新動力?！?/p>

新年伊始，海南三亞第三屆國際種業(yè)科學(xué)家大會舉行。北京市農(nóng)林科學(xué)院玉米所首席科學(xué)家、重點實驗室主任，國家重點研發(fā)計劃“主要農(nóng)作物種子分子指紋檢測技術(shù)研究與應(yīng)用”項目首席專家趙久然在《我國玉米種業(yè)動態(tài)及發(fā)展趨勢》的演講中如是說。

從事玉米育種超過30年，趙久然每一年都追著季節(jié)從北到南，只為培育一粒好種子，提升種質(zhì)品質(zhì)。他帶領(lǐng)團(tuán)隊先后選育出“京科968”“京農(nóng)科728”“京科糯2000”等優(yōu)質(zhì)玉米新品種數(shù)百個，通過國家審定，并得到大面積推廣。

趙久然的辦公室，有著濃厚的玉米氛圍。一進(jìn)門的桌上就堆滿玉米棒子，都是他培育的玉米良種結(jié)出果穗樣品。在外人眼中，這些玉米都長得差不多，但在趙久然看來，它們每一根都不一樣，有各自的“性格脾氣”，有自己的適宜區(qū)域。他時常仔細(xì)端詳它們，每天研究它們，越來越癡迷，“甚至已成為生命的一部分。”

培育優(yōu)質(zhì)玉米種子，把“糧袋子”緊抓在手

玉米是重要的糧食作物，關(guān)系國計民生。根據(jù)國家統(tǒng)計局公布數(shù)據(jù)，2023年全年糧食產(chǎn)量達(dá)到13908.2億斤，再創(chuàng)新高。其中，玉米播種面積、單產(chǎn)和產(chǎn)量均比去年有所增長，產(chǎn)量達(dá)5776.8億斤，比上年增長4.2%，增糧貢獻(xiàn)突出。在這樣的“玉米豐收年”里，趙久然說，玉米良種對增產(chǎn)的貢獻(xiàn)率已達(dá)到40%以上。

認(rèn)識到“種子的力量”，是在20世紀(jì)80年代末。那時，趙久然畢業(yè)工作后，正在京郊延慶縣下鄉(xiāng)蹲點搞科研。在實踐中，他發(fā)現(xiàn)農(nóng)民對優(yōu)良品種的優(yōu)質(zhì)種子非?？是螅坝辛肆挤N，不需要增加很多投入，不需要改變種植方式，就能顯著提高產(chǎn)量和品質(zhì)?！苯?jīng)過良久思考，趙久然決定：研究培育玉米良種去！

1993年，趙久然開始了玉米育種生涯。

雖然主角都是玉米，但種植和育種使的是兩股勁兒。趙久然跟育種老師學(xué)，跟書本學(xué)，還“跟種子學(xué)”。從此之后，每到種玉米的地方，他都要去看看。外出考察時，他看到廣場上有人用玉米喂鴿子，也要過去抓一把帶回來作為材料研究一下。

四年后，北京市農(nóng)林科學(xué)院玉米研究中心成立，趙久然任主任。創(chuàng)業(yè)之初幾乎一無所有，趙久然笑著說：“只有4名技術(shù)人員、3名后勤人員、2畝試驗田、8萬元啟動資金和幾間臨時辦公用房。要借錢買設(shè)備，租地作為育種基地。”面對種種困難，他沒有退縮，反而主動提出不要事業(yè)經(jīng)費，靠科技成果轉(zhuǎn)化實現(xiàn)自我造血。

選育一個玉米良種，如果沒有好的方法，就像在一間黑屋子里摸索。即便萬事俱備，各個環(huán)節(jié)、步驟都順利，也平均需要10年才能完成。從事育種的人很多，真正能育出在生產(chǎn)上大面積推廣的品種鳳毛麟角?！捌贩N是指經(jīng)過人工選擇和培育，具有一定經(jīng)濟(jì)價值和共同遺傳特點的一群生物體。穩(wěn)定性、一致性和特異性，是某一作物群體成為品種的基本要求。育種要經(jīng)過多種環(huán)境的考驗，例如一個品種要推廣種植100萬畝的話，這100萬畝就有好地、薄地，旱地、坡地、鹽堿地等等，還要經(jīng)受風(fēng)災(zāi)、高溫、低溫、蟲害、病害等多種不利環(huán)境。在各種大面積生產(chǎn)實踐檢驗和各種逆境考驗后，都表現(xiàn)足夠好，都能比其他品種有顯著抗逆性和增產(chǎn)能力，才能得到認(rèn)可，用于更大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用?！睘榱顺浞烛炞C種子在各種環(huán)境下的“表現(xiàn)”，趙久然每年都帶著團(tuán)隊冬天奔海南，夏天去東北，春秋則在北京、河南、甘肅等地來回切換，一年四季隨著氣候變化奔波于全國各地。

2000年，玉米中心選育的“京科2號”“京早13號”兩個品種通過審定，開始在京郊大面積示范推廣，玉米中心第一次實現(xiàn)自我造血?！盎剡^頭看，還好都挺過來了。”趙久然笑笑說。他并不在意條件艱苦、困難重重，只專注于良種的培育、夢想的達(dá)成。

歷十年之功，培育中國的玉米良種

進(jìn)入新世紀(jì)，作為全球第二大玉米生產(chǎn)國和種業(yè)市場，越來越多的國際種業(yè)巨頭開始進(jìn)入中國，他們憑借上百年的研究積累和先發(fā)優(yōu)勢，迅速占據(jù)領(lǐng)先地位。雖然玉米中心達(dá)到了每年審定五個以上玉米新品種的育種速度，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。“國內(nèi)很多單位和育種人員開始跟隨和模仿國外品種?！壁w久然認(rèn)為，模仿只能跟在別人后面走，“我們必須擺脫對‘洋種子的依賴，要有我們自己育種的雜優(yōu)模式，選出更好的品種?！?/p>

趙久然帶領(lǐng)團(tuán)隊啟動種質(zhì)資源鑒選。他發(fā)現(xiàn)，相較我國之前的品種，國外品種在產(chǎn)量、品質(zhì)等方面確有明顯優(yōu)勢，但在抗倒伏、耐高溫、抗斑病等抗逆抗病方面還有明顯不足。他也意識到，未來種植業(yè)勢必對抗病蟲節(jié)藥、耐干旱節(jié)水、耐瘠薄節(jié)肥等有更高需求。于是，他將國內(nèi)外種質(zhì)兩方面優(yōu)勢相結(jié)合，“即利用國外種質(zhì)的‘高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)方面的優(yōu)勢，再結(jié)合國內(nèi)‘黃改系玉米種質(zhì)在‘多抗廣適方面的優(yōu)勢，形成新的雜交模式。要想趕超，實現(xiàn)并跑甚至領(lǐng)跑，必須另辟蹊徑?！?/p>

“當(dāng)時我們沒有固定的育種基地，就臨時租了一塊地，沒黑沒白地搞科研?！壁w久然說，他當(dāng)時唯一的想法就是“糧袋子”要抓在自己手里。

2011年11月，“京科968”雜交種通過國家審定。這個具有高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗、廣適、易制種等優(yōu)良特性的玉米品種，很多農(nóng)戶種植后，畝產(chǎn)能達(dá)到1000公斤以上?，F(xiàn)在，從趙久然手中“誕生”的“京科968”，已成為全國春播玉米中種植面積最大的品種之一?！啊┛?68的親本都是自主創(chuàng)制的新自交系，目前已累計推廣超1.5億畝，增產(chǎn)糧食100多億公斤?！?/p>

2021年11月，趙久然主持的“高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、多抗廣適玉米品種“京科968”的培育與應(yīng)用”項目，獲得2020年度國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎。

時間以十年為單位，丈量著趙久然作為育種人的恒心與堅守。他卻認(rèn)為這些并不值得在意，“育種就是這樣，要耐得住寂寞、枯燥，不怕失敗，直到做出實實在在能滿足生產(chǎn)和農(nóng)民需要的優(yōu)質(zhì)科研成果?！?/p>

為了提高育種效率，從2005年起，趙久然在本單位逐步建立了工程化育種體系，開展流水線式的規(guī)?；N。近些年來，趙久然團(tuán)隊培育出200多個優(yōu)良玉米新品種，累計推廣面積已超過4億畝。這些玉米品種不僅種植面積廣，而且都受到農(nóng)民歡迎?！熬┛婆?000”成為我國種植范圍最廣、累計種植面積最大的鮮食玉米品種，被譽(yù)為鮮食糯玉米“里程碑”品種，而且已經(jīng)走出國門；早熟多抗宜粒收玉米新品種“京農(nóng)科728”，突破了黃淮海夏玉米機(jī)收籽粒品種技術(shù)瓶頸，率先通過機(jī)收籽粒玉米品種的國家審定；高葉酸甜加糯優(yōu)質(zhì)鮮食玉米新品種“農(nóng)科糯336”，被廣大消費者贊譽(yù)為“最好吃的玉米”……趙久然帶領(lǐng)的北京市農(nóng)林科學(xué)院玉米種質(zhì)創(chuàng)新及新品種選育團(tuán)隊，連續(xù)多年在全國審定的品種數(shù)量和應(yīng)用的品種數(shù)量都是最多的，居同行業(yè)首位。

從無到有，打造全球數(shù)量最大的玉米標(biāo)準(zhǔn)DNA指紋庫

跟玉米打交道久了，趙久然和很多種玉米的農(nóng)民成了朋友。每到春播時，都有農(nóng)民朋友對他說，真怕買到假種子。趙久然坦陳，由于玉米品種繁多，每年都會有假冒種子流向市場，為企業(yè)和種植戶帶來嚴(yán)重?fù)p失。對于玉米來說，光從種子外表看，就連品種管理部門、育種專家也很難分清。

“要是能有一種技術(shù)方法，能夠快速識別出種子的真假，該有多好??！”趙久然認(rèn)定，農(nóng)民的需求就是科研方向，因此花心思研究起玉米種子鑒定來。

偶然聽一位研究蜜蜂的老師說起用同工酶技術(shù)鑒定蜜蜂，趙久然很受啟發(fā)，決定試著把這個方法用在鑒定玉米種子上。自1993年起，趙久然嘗試用同工酶生化標(biāo)記，對玉米種子進(jìn)行鑒定。

從同工酶生化標(biāo)記到RAPD、SSR分子標(biāo)記，再到SNP新一代分子標(biāo)記，趙久然在國內(nèi)最早研發(fā)并將這項技術(shù)系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化，并進(jìn)行推廣應(yīng)用。在此過程中，他對于這項工作有了更深層的理解：“想要理清我國玉米種質(zhì)的血緣關(guān)系，解決品種多且雜亂的問題，推動玉米育種有序發(fā)展，提高玉米種質(zhì)，必須構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)的玉米DNA指紋庫?！?p>

暫時沒有立項、起步?jīng)]科研經(jīng)費，但只要事情有意義、有價值、有產(chǎn)業(yè)需求，就可以做，也必須做，這是趙久然的一貫主張。經(jīng)過多年探索，趙久然帶領(lǐng)團(tuán)隊最終建立起快速、準(zhǔn)確、穩(wěn)定的檢測技術(shù)體系?，F(xiàn)在，構(gòu)建了已有10萬多品種樣品、全球數(shù)量最大的中國玉米標(biāo)準(zhǔn)SSR-DNA指紋庫，涵蓋了我國目前主要的玉米雜交種和自交系。用種子、葉片或植株任何部位提取DNA指紋與庫里的標(biāo)準(zhǔn)指紋比對，一天之內(nèi)就可以確定身份。這就為玉米種子質(zhì)量檢測、品種審定、企業(yè)維權(quán)、教學(xué)科研等提供了強(qiáng)有力的科技支撐。

“以往的鑒定只能種到地里，等長出來再看，需要一個生長季甚至更長時間，并且還要受季節(jié)和地域的限制。如今有了DNA分子指紋鑒定技術(shù)和指紋庫，一天就能出結(jié)果?！壁w久然把這看作是“科研生涯中所做的最有價值的事情之一”。

保障國家糧食安全源頭，強(qiáng)壯玉米“中國芯”

北京京郊平谷人趙久然，從小就與玉米離得很近?！拔以谵r(nóng)村長大，放學(xué)和假期要幫家里干農(nóng)活，收苞米就是其中一項。”少時被汗水浸泡的日子里，他懂得了農(nóng)業(yè)的辛苦，也感受到了農(nóng)民的期盼。

1979年，趙久然考入北京農(nóng)學(xué)院學(xué)習(xí)農(nóng)學(xué)。1986年碩士研究生畢業(yè)后，他留在北京市農(nóng)林科學(xué)院作物所工作。彼時出國潮正盛，他也有不少機(jī)會。眼見身邊同事、同學(xué)紛紛出國，他卻選擇到當(dāng)時條件艱苦的玉米主產(chǎn)區(qū)——遠(yuǎn)郊區(qū)縣延慶蹲點搞科研，一頭扎到田野里?！爱?dāng)時我看了一本書《諾爾曼·布洛格》，作為世界上第一位獲得諾貝爾獎的農(nóng)業(yè)科學(xué)家，他到第三世界國家的偏遠(yuǎn)小鎮(zhèn)搞科研的精神很打動我，我想，我也應(yīng)該不懼艱苦到國家需要的地方作貢獻(xiàn)?！?/p>

1987年至1992年，趙久然跑遍了延慶20多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。那時從北京市區(qū)到延慶，要坐好幾個小時的長途汽車，他經(jīng)常在村里住上半個月到一個月才回城一次。在村里，他天天和基層的農(nóng)技人員一起下田，和農(nóng)民一道查看玉米長勢，晚上就住在農(nóng)業(yè)科技站的辦公室里。6年寒來暑往，從玉米播種、除草、澆水、收獲，他和農(nóng)民們一起經(jīng)歷作物的生長輪回，與他們共同感受著喜怒哀樂。

這段經(jīng)歷，不僅使年輕的趙久然積累了豐富的實踐經(jīng)驗，完成了中低產(chǎn)田開發(fā)、旱作農(nóng)業(yè)、保護(hù)性耕作等多項科研工作，更為他日后從事玉米育種、創(chuàng)建中國玉米標(biāo)準(zhǔn)SSR-DNA指紋庫確定了方向，在他心中留下了深厚的無以替代的“三農(nóng)”情懷。

多年來，趙久然帶著種子和技術(shù)深入田間地頭，走進(jìn)貧困農(nóng)戶家中，幫助、指導(dǎo)、帶動他們種植新品種，增產(chǎn)增收，擺脫貧困。如今，站在地頭上同農(nóng)民聊聊玉米收成，談?wù)劮N子情況，是讓趙久然特別開心的事。在農(nóng)民中間，他不再是大專家，而是跟他們心往一處想、勁往一處使的同道人。他給自己的微信昵稱取為“玉米團(tuán)長”，通訊錄里大半是種玉米的農(nóng)民。

趙久然帶領(lǐng)團(tuán)隊研發(fā)的高端特色玉米品種，不僅成為北京市眾多農(nóng)戶提質(zhì)增收的利器，也成了全國很多地區(qū)增收脫貧和種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)振興的重要抓手，他由此獲得2019年“全國科技助力精準(zhǔn)扶貧先進(jìn)個人”稱號。

這些榮譽(yù)，趙久然從不主動提及。好不容易跳出農(nóng)門，卻又回到田間地頭，他也說“從不后悔”。他深知農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，種子是基礎(chǔ)，一粒小小的種子關(guān)系國家糧食安全，要立足崗位科技創(chuàng)新，打好種業(yè)翻身仗，突破種源“卡脖子”。

雖然連年增產(chǎn)增收的喜人數(shù)據(jù)讓人眉目舒展，欣慰不已，但趙久然深知現(xiàn)狀仍不能掉以輕心。雖然在我國在玉米種業(yè)和生產(chǎn)方面取得巨大成就，但與國際先進(jìn)水平相比，仍有較大差距。“育種是一個長期持續(xù)的創(chuàng)新過程，良種是保障國家糧食安全的源頭，強(qiáng)壯玉米‘中國芯，必須加強(qiáng)對優(yōu)良種子的選育和保護(hù)。大學(xué)、科研院所、企業(yè)等要形成合力，同時以精準(zhǔn)的檢測技術(shù)為支撐，建立玉米‘品種身份證制度，實施種子認(rèn)證，進(jìn)一步提升種子質(zhì)量，讓農(nóng)民用上良種，助力增產(chǎn)增收?！?/p>

生物育種與種子認(rèn)證，是趙久然當(dāng)下很關(guān)心的工作領(lǐng)域，他說：“農(nóng)作物育種平均周期都在5至10年。生物育種產(chǎn)業(yè)化，將為玉米種業(yè)發(fā)展注入新動力?！蹦壳?，我國玉米種業(yè)動態(tài)及發(fā)展趨勢表現(xiàn)為種質(zhì)創(chuàng)新加快，促進(jìn)品種更新?lián)Q代，表現(xiàn)在育種水平普遍提高，種質(zhì)融合、性狀聚合加快，雜優(yōu)模式及品種類型多樣化，品種更新?lián)Q代加速?！捌贩N審定，將逐步壓縮品種數(shù)量，進(jìn)一步提高品種質(zhì)量，植物新品種保護(hù)力度進(jìn)一步加強(qiáng)?！?/p>

趙久然說，實施種子認(rèn)證，進(jìn)一步實現(xiàn)從“好品種”到“好種子”，是國際通行的種子質(zhì)量管理模式，以高質(zhì)量種子為目標(biāo)、強(qiáng)調(diào)過程管理的標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)量保證體系，有利于提升種子質(zhì)量和企業(yè)質(zhì)量管理水平，提升我國種業(yè)的國際競爭力，對推動種子“走出去”意義重大?！盁o論何時，既要目光緊盯國際前沿，又要立足自身科技創(chuàng)新的崗位。雙腳扎根鄉(xiāng)土田間，讓理論與實踐結(jié)合，使科研為生產(chǎn)服務(wù)，都是農(nóng)業(yè)科技工作者最應(yīng)該做、也最要做好的事?！?/p>

責(zé)任編輯 趙漢琪