“有兩片玉米地,一片玉米地的植株高、穗子大,另一片植株相對較低,穗子中小,哪片玉米地的單產更高?”見到閆鵬帥的第一面,他就問了記者一個“很常識”的問題。
“哪個更高產?”從跨過樓道的玉米穗堆,到穿過陳列著各種各樣玉米種子的廊道,再到走進烈日下的試驗田,我試圖為自己“胸有成竹”的答案找到更多的細節支撐。
小麥玉米兩熟高效生產全國重點實驗室,由河南農業大學牽頭,中國農業大學、河南科技學院聯合共建,是在河南農業大學原“省部共建小麥玉米作物學國家重點實驗室”基礎上對三校優勢科研力量的優化整合。
實驗室聚焦世界小麥玉米科技前沿及重大科學技術問題集中攻關,有力支撐小麥玉米兩熟高效生產體系建設,為我國糧食安全和農業現代化提供堅實保障。
如此解釋,你或許難以理解,但如果說電影院的部分球形爆米花就是該實驗室研發的產品;他們研發的玉米良種為我國糧食產量實現“二十一連豐”貢獻了科技力量,或許你會對實驗室的印象更加直觀。
研究生在農大實驗室內工作
基因的秘密
“每棵玉米的生長發育、形態特征、生理特性等都受到多基因的協同調控,就像人的雙眼皮,來自某個基因,我們把控制穗型、株高、品質等的優良等位基因聚合在一起,就有很大概率選育出一個新的玉米品種。”閆鵬帥說。
聽起來簡單,實際上是一個浩大而漫長的過程。
以中小穗玉米為例,首先,實驗室要收集數百份種質資源,有高的、有低的,有大穗的、有中小穗的……然后,進行分類,通過生物技術找到中小穗由哪些基因控制,再然后,追蹤隱藏在玉米基因里的獨特“身份證”——分子標記。
“新一代育種人更偏重從基因水平、分子生物學水平去解析一棵玉米為什么長這樣?更深層次探尋生物演進的規律。”閆鵬帥說,而上一代育種人則擁有更加豐富的田間經驗,更加扎根泥土。
兩代育種人也正通過“經驗+技術”的傳承接力,推動科研成果快速轉化為廣袤田野的豐收圖景。
以玉米耐高溫為例,老一代育種人發現,正午時分,溫度到達頂點,花粉活力降低,不利于結實。新一代育種人通過開發分子標記進行性狀改良,將散粉高峰時間從上午11點左右提前至上午9點~10點,從而確保了高溫環境下玉米的增產增收。
“從老育種家在生產中發現問題,到年輕一代實驗室解決問題,再反饋到生產中,解決的都是生產中亟待解決的難題。”閆鵬帥說。
這也是對2024年中央一號文件“推廣科技小院模式,鼓勵科研院所、高校專家服務農業農村”的實踐呼應。
種子的力量
參天大樹也曾是一粒沉默的種子。
1993年出生的閆鵬帥本科、碩士、博士均就讀于河南農業大學,是學校自主培養的青年學者、小麥玉米兩熟高效生產全國重點實驗室的骨干成員。
本科期間,擔任2012級農學班班長及校學生處助理,帶領班級創下17人考研全部“上岸”。
2023年12月8日,閆鵬帥以第一作者身份在《Science》(影響因子56.9)發表的里程碑式研究——首次揭示NAC轉錄因子與金屬轉運蛋白協同調控鐵元素轉運的分子開關。該研究成果不僅填補了“作物鐵營養轉運理論”空白,更為解決全球超20億人面臨的“隱性饑餓問題”提供了革命性基因資源,并入選2024年度中國農業科學十大科技進展。
迄今為止,閆鵬帥已在《Science》等權威期刊參與發表論文10余篇,獲授權國家發明專利1項,并入選第十屆中國科協青年人才托舉工程,系統性構建了玉米營養強化的分子設計育種技術體系。
深埋泥土的種子,終會拼盡全力破土而出。
閆鵬帥所在的玉米生物技術創新團隊選育的玉米新品種MY73,自2020年審定以來,已連續3年榮膺國家主推品種,其中2023年和2024年均位居國內農作物推廣面積第一單品,創造經濟效益22億元。
“中原熟、天下足”,河南用全國近6%的耕地,生產了近10%的糧食,總產量連續8年超1300億斤,是全國糧食安全的“壓艙石”。
實驗室出品的良種也成為駐馬店、許昌、周口、商丘等糧食主產區的最優選主推品種,成為保障大國糧倉增產豐產的“科技芯力量”。
閆鵬帥在玉米試驗田內向研究生示范如何正確為玉米授粉
誰更高產?
回到開始的那個問題,究竟誰更高產?
長久以來,大穗玉米被認為是提高玉米單產“最正確的路”,但是“大個頭”也有“大個頭”的煩惱。
“如果玉米果穗比較大的話,一旦增加密度,就容易產生禿尖、長不滿的情況。”閆鵬帥解釋道,尤其在遇到高溫、干旱、大風等極端天氣時,容易出現倒伏、禿尖、花粒等現象,導致產量下降。
以實驗室出品的明星品種MY73為例,MY73矮稈耐密早熟,根系發達抗倒伏能力強,種植密度可以從原來的每畝4500株,提高至5500株,畝產較傳統品種增加300斤左右,并且籽粒色澤亮麗,蛋白質含量高。
對于種糧大戶來說,除了穩定增產,還減少了玉米“間苗”的管理環節,株高從3米降至2.3米到2.5米,更便于施肥打藥等田間管理的機械化操作。
種業界有一句俗語“得黃淮海者得天下”,MY73是經過黃淮海逆境氣候篩選出來的“優選品種”。
“黃淮海”是指黃河、淮河、海河流域,這里有2億多農業人口,耕地和人口各占全國五分之一,是全國的糧棉主產區。
黃淮海地區氣候多變,地形條件復雜,暴雨高溫等極端天氣時有發生,也是檢驗玉米品種優良與否的“試金石”,“如果在黃淮海都能保持高產,那么在其他地區也會高產”。
“現在大家說起來黃淮海的矮稈中小穗耐密植品種,大多數出自我們實驗室。”閆鵬帥說,中小穗密植顛覆了“玉米稀植、穗大、產量高”的傳統認知,在玉米種植史上具有劃時代的意義。
8月,大河之南,沃土之上,連片的玉米地接天連地風吹浪涌,生長的是糧食,也是希望。
本報記者 王戰龍 陶然/文 周甬/圖
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