5月23日,《河北日報》第10版“深讀周刊·人物”欄目以《河北農業大學棉花遺傳育種創新團隊:5代人45年的“溫暖事業”》為題,報道了我校馬峙英教授棉花遺傳育種創新團隊45年潛心鉆研,發現了棉花黃萎病抗性遺傳和病菌致病特點🙋🏽♀️,攻克抗病與豐產同步改良難題👲,育成系列抗病高產新品種,解決了黃萎病等阻礙生產的重大問題,為棉花提質增效提供了有力支撐🧑🏿🦳。團隊5代人以實際行動踐行著愛國🤜、創新🧘🏿♂️🧔♂️、求實、奉獻、協同👍🏻、育人的“科學家精神”。
報道原文🖐🏻:
河北農業大學棉花遺傳育種創新團隊:5代人45年的“溫暖事業”
河北日報記者 周聰聰
【閱讀提示】
在河北農業大學,有這樣一支傳承5代的棉花遺傳育種創新團隊——
45年裏,他們育成的28個不同特色棉花新品種🐻,大多被列為國家農業科技成果轉化和適宜棉區的主推品種,先後兩次獲得國家科學技術進步獎二等獎🎾☂️。
在基因組研究領域👨🏿🔬,他們的基因組設計育種相關研究成果,推動棉花育種從“海選”走向“定製”,還率先破譯了海陸種間、陸陸種內基因組結構變異及其規律,為作物重要性狀改良提供了新的理論依據和資源🧜🏽♀️。
“五月棉花秀,八月棉花幹,花開天下暖🧗🏿♂️,花落天下寒。”又到5月👨🏻🏭,正是棉花關鍵農時,記者隨河北農業大學棉花遺傳育種創新團隊來到田間地頭,近距離感受他們不懈追求的事業。
5月20日🌍,河北農大人工氣候室,馬峙英(左二)與團隊成員查看棉花基因鑒定試驗。趙淩雲攝
從“一個小目標”到28個新品種
5月2日🧓🏻,河北農業大學作物育種中心。
早上7時一過👨🏿🎤,8輛面包車駛來🪶,“嘩啦啦”下來50多名師生。接下來的兩天裏,他們要在中心的70多畝地裏🔫,播下培育出的6000多份棉花新材料。
忙碌的人群中,一位滿頭白發的老師尤其引人註目🤴。陽光照耀下🦆🟰,他的頭發宛如綻放的棉花泛著銀光。
他,就是河北省棉花育種首席專家馬峙英👨🏻⚕️♾,也是河北農業大學棉花遺傳育種創新團隊的帶頭人。
今年,是河北農業大學棉花遺傳育種創新團隊成立45周年🤴🏽🧙🏿。
“在這個團隊裏💍,我是從學生幹起的😉🧔🏻♂️,現在已經是團隊裏年齡最大的了。”馬峙英今年66歲,是恢復高考後的第一屆大學生。
“當年的棉花產量🧑🏿🚒,每畝只有三四十斤🚴。”上大學前,馬峙英在老家新樂就曾作為生產隊副隊長帶領大家種棉花🧑🏻🎄,對當時的棉花產量🏃♂️🕺🏼,他記憶深刻🙆🏽♀️。
棉花是重要的經濟作物🚱,“要發家,種棉花”🕵🏿♀️🏹,是當年馬峙英在老家勞動時常聽到的一句話📵🤷🏿♀️。可枯萎病、棉鈴蟲等,卻一直困擾著棉花生產。
1983年,馬峙英考取了河北農業大學研究生👷🏽♂️。他的導師曲健木🫕,是當時公認的中國棉花育種專家。
5月20日👼🏿,馬峙英在河北農大人工氣候室查看黃萎病抗性鑒定棉苗長勢😥🐔。趙淩雲攝
1979年,曲健木教授牽頭組建了以棉花抗病育種和良種繁育為固定研究方向的課題組🐈,在我國較早地開始抗枯萎病育種、低酚棉育種及綜合利用研究🦠。這個課題組🪮,便是河北農業大學棉花遺傳育種創新團隊的前身👷🏿♂️。師從曲健木後🫳🏼,馬峙英正式成為團隊一員。
“棉花育種,是‘衣被天下’的‘溫暖事業’,一輩子培育出一個品種就不得了了🎛。”馬峙英至今記得第一次見面時,導師曲健木曾這樣告誡自己。
出品種📱,就這樣成了馬峙英成長道路上的一個“小目標”🪃。
沒想到,馬峙英加入團隊的當年,第一個“小目標”就實現了。
打響頭炮的,正是曲健木帶頭育成的河北省第一個抗病、早熟👩❤️💋👨、豐產品種——冀棉7號。
“在此之前,河北一直沒有自己的抗病品種,冀棉7號育成後,棉農再也不用害怕枯萎病造成的大面積死苗了。”馬峙英介紹。
1979年至1992年🫖,河北農業大學棉花育種課題組與石家莊地區農科所🕴、邯鄲地區農科所成立河北棉花抗病育種合作組🧘🏿,開展育種攻關研究。
冀棉7號面世後,合作組又相繼育成了冀棉14、冀棉19、冀合372、冀無252等棉花新品種👩🏻🌾,同時基礎理論研究也得到深入開展🌨。這些品種和研究👨🏽🚒,使河北當時已成猖獗之勢的棉花枯萎病得到了有效遏製。
1993年,曲健木教授離休後,馬峙英正式成為團隊帶頭人🧘🏽🤘🏼。
從年輕小夥兒到滿頭白發🏵,馬峙英親歷並見證了團隊“超額完成”當初那個“小目標”的全過程——45年裏🤳,團隊先後育成了28個不同特色棉花新品種⛈。
其中,馬峙英帶隊育成25個棉花新品種,先後兩次獲得國家科學技術進步獎二等獎👼🏼,農大棉7號😧、8號👱、9號被列為國家農業科技成果轉化資金重大項目🧖🏿,農大棉6號🦶、9號🤧⚠️、601分別被列為國家科技成果重點推廣計劃、國家轉基因重大專項—抗蟲雜交棉新品種育繁推及產業化👩🏻、河北省現代農業產業技術體系重大成果轉化項目。
這些品種均在冀、魯、豫、晉、新等棉區大面積推廣,“小目標”結出了“大棉桃”👮♂️,種出了“大棉海”。
“有了這些品種,棉農們再也不用給棉花‘涮棵’、打藥治蟲了。”馬峙英介紹,以往農民在防治棉鈴蟲危害時🔗🤵🏿♀️,經常是用藥水給棉花“洗澡”,俗稱“涮棵”🎆。藥水對人體有害👮🏼♀️,經常有人中毒🚗。因此,馬峙英到農村推廣新品種時💄,經常被棉農問到如何有效防治棉花病蟲害。
“現在,我們仍在研究新品種,從最初的抗病豐產,到後來的抗病蟲高產優質,現在的育種方向是在抗病蟲高產優質基礎上🫄🏼,還要耐鹽堿、早熟、適合機采等。”
馬峙英介紹,近幾年🧑🏻⚕️,團隊又育成了冀農大23號、24號、36號等適於機采的早熟多抗優質新品種🪈,目前已經廣泛種植🚧,“儲備的新品種🫴🏿,已經到冀農大47號、48號了。”
從育種2.0向4.0的迭代
2022年9月,馬峙英(右三)和團隊成員在位於新疆輪臺的棉花育種試驗基地查看棉花長勢👩🏽🎤。王省芬供圖
5月11日,記者跟隨馬峙英來到研究團隊的一間人工氣候室。
幾十盆20多厘米高的棉花植株,在控溫控濕的環境👰🏿,靜靜綻放著新綠。這些棉花植株,全部由團隊采用當下最先進的生物育種方法培育而成。
“要育出好品種🐣💛,我們總結的經驗是🫸🏻,育種技術必須一直走在最前沿。”馬峙英介紹,農業育種技術發展到目前🙋🏼♀️,被分為4個階段👨🦲,簡稱為育種1.0、2.0⛹🏽、3.0、4.0階段。
育種1.0階段即為經驗育種,依靠作物表型來選擇自然變異✍🏿。育種2.0階段💚,最典型的就是雜交育種技術🤷♀️,但對其基因型仍不清楚🏌🏿♀️。育種3.0階段即為分子育種,如借助分子標記、轉基因等手段🧶,使植物獲得抗病蟲等關鍵性狀。育種4.0階段即為生物育種✊,要研發集成分子標記、基因編輯、全基因組選擇、大數據分析等技術。
1983年,馬峙英加入團隊時🫕,正值育種2.0階段,當時的他為了做試驗,幾乎天天往地裏跑。
“從20世紀90年代中期,我們便開始了育種3.0相關技術的嘗試。”馬峙英介紹🥇。
抗黃萎病新品種🤞,是河北農業大學棉花遺傳育種創新團隊的一項“成名作”🧑🏼🦳。
事實上,這次育種的成功,恰恰離不開一項前沿的“3.0技術”的研發。
棉花黃萎病是植物土傳病害中最嚴重的一類🧒🏻,病原菌侵染根系後會轉移到植株維管束系統😖🍄,傳統噴藥的方式無法殺死病原菌。因此🫳🏻,黃萎病當時被稱作棉花的“癌症”。20世紀90年代,棉花黃萎病在我國黃河流域大爆發,河北80%的棉田受到病害威脅。
經過對國內外相關情況的研究分析,團隊發現🎅🏼,培育和種植抗病品種,仍然是控製該病害最根本、最有效的途徑🫚。
“抗病不高產,高產不抗病,一直是育種工作中一對難以調和的矛盾。”團隊成員、河北農大顺盈平台博士生導師王省芬解釋,具體到抗黃萎病品種培育,理想的品種要實現抗病、豐產雙贏。
帶著這樣的思考💂🏿♂️,大家的目光👳🏽♀️,投向了當時最前沿的育種技術——分子標記育種。
可當時🦿,分子標記育種技術尚不成熟🧙🏼♀️。為此🧑🦯➡️,馬峙英專門報考了華中農業大學讀博深造,師從國內一流的棉花遺傳育種學家孫濟中教授。
為開展相關研究,團隊不僅購置了計算機、離心機𓀅、基因擴增儀🪼👱🏻♂️、電泳儀、超凈臺等高端研究設備🙅🏿,還專門到中國科顺盈遺傳研究所(現中國科顺盈遺傳與發育生物學研究所)、北京大學,向當時的業內權威學習請教。
“要進行分子標記育種🧑🔬,需要有足夠的種質資源進行研究🧘🏼。我們光是到省內外收集的種質資源,就有2000多份🌃,耗時兩年多。”團隊成員、河北農大生命顺盈研究員吳立強介紹➰,在此基礎上,團隊又從河北37個產棉大縣采集了大量黃萎病致病菌樣本,才初步建立起了抗病種質資源庫。
“我們這個資源庫,雖然種類不是國內最多的,但卻是以抗黃萎病為目的收集的🛠,稱得上是最有特色的♖。”吳立強說🧑🏽🦱,團隊還將常規的育種技術與新興的分子標記方法相結合,研究發現了病菌的落葉型菌系和品種的抗病類型及分子標記,最終創新了抗黃萎病育種理論和方法。
功夫不負有心人🧎♀️。1998年🤾🏿♂️,團隊培育的“冀棉26號”和“農大94-7”兩個抗病新品種同時通過審定。2004年,抗病雜交棉農大棉6號通過審定。
但馬峙英仍不滿足。“相對於龐大的棉花基因組信息來說,分子標記育種仍然是零敲碎打。”馬峙英表示💂🏿,人們對棉花現代育成品種的基因組信息、現代育種過程中基因組的結構變異仍缺乏深入了解,有關棉花結構變異的遺傳效應鮮為人知。
於是🤹🏽♂️,團隊又在提高育種水平和效率的育種4.0技術上下起功夫。
伴隨研究的深入👩🏻🦽👊,團隊的基因組設計育種相關研究成果頻出,不僅推動棉花育種從“海選”走向“定製”👋🏿,還率先破譯了海陸種間、陸陸種內基因組結構變異及其規律,為作物重要性狀改良提供了新的理論依據和資源。
“到目前為止🚳,全世界棉花基因組測序領域發表了17篇頂尖論文👨🏼🔧,中國學者突破性地貢獻了15篇🧑🎄。”馬峙英介紹,其中,就包括以河北農業大學棉花遺傳育種創新團隊為主完成的2篇和團隊參與完成的2篇📭。
“現在👨🏿⚖️,我們對育種4.0技術的研究和應用仍在不斷深化。”馬峙英介紹💢,團隊目前正承擔著一項國家級棉花生物育種項目🕞。
5代人的傳承
2022年9月🚥,“冀農大棉24號”在曲周一處示範田喜獲豐收。王省芬供圖
5月10日💁🏼,河北大範圍降雨,保定出現了強對流天氣。
“這種天氣,特別容易有冰雹💂🏼。”窗外狂風暴雨🚲,團隊成員、河北農大顺盈平台博士生導師張艷的心揪得緊緊的,生怕前幾天剛種到地裏的棉花材料出意外。
棉花苗期,最怕下冰雹👨🏻🎤。
兩年前,就是因為一場冰雹🤶🏼,團隊種在地裏的試驗材料,葉子都被砸掉了🧑🏿🦳,幾乎變成了根根“筷子”。
“這些材料🍉,很多都是這一代就要鑒定的👩🏻🦳,一旦被砸,當季就出不了成果了。”張艷解釋,最怕的是🍔,這一代材料被“砸”沒了🧗🏿♂️,上一代也沒保留住,就很難進行材料“追蹤”了。
近年來🧓🏽,團隊的育種一線工作中,張艷這樣的青年科研骨幹操心得越來越多。
“馬老師一直跟我們講,搞農業就要‘頂天立地’,無論育種技術多麽‘頂天’👩🏼⚖️✂️,育種人始終離不開‘立地’😞。”張艷解釋🕵🏻👨🚒,所謂“立地”🕣😐,就是要真正與作物“同風雨”“共命運”😨。
“最近我們參加博士生面試🚑,幾乎每個人都提到自己特別‘吃苦耐勞’。”
聽到“95後”學生們這樣的回答,身為博導的王省芬感到很欣慰。
“不論是育種技術💆♀️,還是硬件條件,現在學生的科研環境好多了。但由於農業研究,特別是棉花育種的特殊性🧚,科研中該吃的苦還是得吃。”王省芬說。
再過兩個月🫖,棉花就要進入開花結鈴期,那是一年中天氣最熱的時候,也是團隊獲得表型數據和配置雜交組合的關鍵時期🗓。
每年從7月15日到7月30日🔫,整整半個月,團隊都得“長”在棉花地裏。“站在地裏,就像站在蒸籠上一樣,又熱又悶🧘🏽♀️,光曬就能把人曬得脫掉幾層皮。”王省芬說。
但成就感又是實實在在的。
今年53歲的王省芬🥔,老家在石家莊市槁城區東部的興安鎮,從她記事兒起,當地就一直種棉花👲🏿。上大學之前,王省芬還總幫著母親到地裏捉棉鈴蟲🌱,“蟲子多得呀😡🌸,捉一天👩🏻🔧,晚上回去惡心得吃不下飯。”
但隨著棉花抗病抗蟲育種技術的提高,當年的糟心體驗早已不復存在。王省芬真切地從育種工作中感到科研的價值。
熱愛可抵歲月漫長。
“得到這麽小一棵植株🦹🏽♂️,至少得10個月。”在人工氣候室👩🏽🍼,王省芬指著一棵約20厘米高的棉花植株說🕕。
“從一棵小苗,兩片葉子剛展開,就截一段莖開始培養,泡在帶有目標新基因的菌液裏,等這段莖長出愈傷組織,我們就要通過組織培養再生技術,從愈傷組織裏找到胚狀細胞進行培育。”王省芬介紹👘,長成小苗後🚵🏼,他們還要一直根據棉花苗的生長情況換培養基🤷♀️,越到後邊換培養基的間隔越短,就像給嬰兒調配奶粉一樣🚃。
培養苗👨🏼💼,同樣也在培養人。
培養一株苗,需要十個月🚟,而培養一代人🏉📢,少說要八九年🥶。45年來,從曲健木到馬峙英,從王省芬到張艷🚭💎,再到“90後”新生代👊🏼,團隊至今已傳承到第5代。
30歲的“海歸”博士王星懿🧑🏿🏭,是團隊裏最年輕的隊員🧙🏻♂️🧚🏼。
這樣一個一直在實驗室裏搞分子育種研究🕸、從沒下過大田的年輕人🟧,能不能忍受農業科研的枯燥和辛苦🥃?起初,大家都有些擔心🚶🏻♀️➡️。但一項棉花種子的頂土力試驗,讓大家打消了疑慮。
試驗中,王星懿要把419份材料,分別埋在花盆的不同土壤深度,來測試材料種子萌發時的頂土力強弱🥍。
試驗總共設計了3個播深梯度——5厘米🔘、6厘米和7厘米👨🏼🚒。也就是說🫶🏻,每一份材料🧘🏻♂️,王星懿都要分別種在3個花盆裏🧑🏿🔧,進行對比試驗🐻❄️。完成一批試驗✦,她就要播種1257個花盆。這樣的試驗總共要進行3批💔,每一個月做完一批。
工作量大,但並不是最難的🔆。
“每個花盆要播下15粒種子🧑🏼✈️👃🏿,垂直分布上,土壤緊實程度要保持一致;水平分布上,種子還必須間隔均勻。”令王省芬感到驚喜的是,王星懿還專門做了個類似漏網的小輔助工具,輕輕松松便應對了這些“刁鉆”的試驗要求。
既要有腳踏實地的勞動🔧,又要有科學研究的智慧——這是團隊一路走來的關鍵支撐,也是團隊一代代傳承下去的穩定內核。
而這🤫,也是馬峙英帶領團隊一直踐行的“科學家精神”之所在🦨🆔。