攻關種業“芯片” 助力增產豐收
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8月9日,張家口市農科院首席專家趙治海(左)與學生一起查看糧飼兩用谷子的長勢。本報記者 耿 輝攝

8月10日,位於成安縣的河北眾人信農業科技有限責任公司,小麥分子標記實驗室科研人員在對小麥育種材料進行檢測鑒定。本報記者 田 明攝

8月10日,河北沃土種業股份有限公司科研人員在試驗田查看玉米新品種的長勢。本報記者 田 明攝
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種子是農業的“芯片”,種業是保障糧食安全的源頭。
近年來,河北省培育出小麥、玉米、雜交谷子、高油酸花生等一大批優良品種,全省農作物優良品種覆蓋率穩定在98%以上。
如何拿出攻克“卡脖子”技術的干勁,為中國飯碗裝上堅強的“中國芯”,貢獻河北力量?記者深入採訪了河北省育種專家,挖掘一粒粒優勢種子培育背后的不凡歷程,記錄他們在持續優化、繁育推廣上的不懈努力。
“上天入地”航天麥,矮稈抗倒又高產
8月7日,河北眾人信農業科技有限責任公司(以下簡稱“河北眾人信”)位於張北縣的小麥育種基地裡,麥浪翻滾,加代播種的小麥迎來收獲。
育種人員兩兩一組,一人彎腰蹲身,左手攥住麥穗,右手持剪刀一剪,沉甸甸的麥穗應聲落下﹔身旁另一人隨即撐開袋子,將麥穗收入袋中。
在眾多育種材料中,經太空誘變的“眾信麥998”第四代(SP4)小麥生長情況備受關注。“這些小麥收獲以后,科研人員將進行單穗考種,分析粒型、粒重、容重、光澤度等數據,為育種提供支撐。”河北眾人信科研負責人李書民說。
選育優良品種,絕不是件簡單的事兒。“眾信麥998”是河北眾人信的拳頭品種,具有矮稈、多抗、廣適、超高產等特性,破解了困擾小麥育種界多年的“高產抗倒不可兼得”的難題。
2024年,5121粒“眾信麥998”種子搭乘我國首顆可重復使用返回式技術試驗衛星——實踐十九號進入太空。以此為起點,河北眾人信開啟了航天育種的新征程。
為什麼要把小麥送上太空?原因是航天誘變為小麥育種提供了一條新路:太空的強輻射、高真空、微重力等多種因素綜合作用,能誘發種子發生基因變異,打破原有的基因連鎖,讓小麥基因重新組合。
“我們控制不了它往哪個方向變,但我們可以等它回來以后,人工篩選出我們想要的那一個。”李書民說,種子“上天”只是第一步,每一粒回來的種子都要經過多代播種、生長,最終接受“面試”。
為加快品種迭代步伐,李書民帶領科研團隊利用“眾信麥998”在太空極端環境下誘發的基因變異,結合常規育種與分子標記輔助育種技術,在海南、河北兩地展開了穿梭育種和冬季夏季加代繁育。
“冬季南下海南加代,當季返回河北試驗,夏季再篩選優異單株,一年當成兩年用。”李書民說,這種“候鳥式”的育種節奏,讓“眾信麥998”的迭代周期大幅縮短。
這還不是最快的,為了加速育種,河北眾人信專門建了一座一年可以培育四代小麥的人工氣候室,實現全年不間斷育種。
打開人工氣候室厚重的門,層層培養架上,擺滿了一盤盤綠油油的小麥。這裡可以精確控制溫度、濕度、光照和二氧化碳濃度,模擬小麥整個生育期間的環境。
多產糧、產好糧,種子是關鍵。2025年,“眾信麥998”實打實收畝產1069.09公斤,創下我國冬小麥單產首次“過噸”的紀錄。
“眾信麥998”雖在產量和抗倒、抗寒上表現突出,但品質、抗病性仍有提升空間。今年以來,河北眾人信瞄准這一短板,打出一套抗病育種組合拳。
“與河北農業大學的合作,是我們提升品種品質與抗病性的重要布局之一。”河北眾人信總裁李海平說,他們還與中國科學院、中國農業大學合作,利用先進基因編輯技術提升赤霉病抗性﹔與北京齊禾生物科技有限公司聯手,攻關除草劑耐受性和白粉病難題。
赤霉病、條鏽病、白粉病、除草劑耐受性……這些抗性指標,被逐一列入“眾信麥998”的攻關清單。單倍體育種、分子輔助育種、雜交育種……多種技術手段齊頭並進、協同發力。目前,河北眾人信累計審定小麥品種25個,擁有后備品系640個。
從實驗室到田間,育出一粒好玉米
7月29日,河北沃土種業股份有限公司(以下簡稱“沃土種業”)分子育種中心實驗室裡,科研人員取出一片干燥的玉米葉片,用打孔器打出黃豆大小的圓片,收集存入採樣板,送入檢測儀器,完成DNA提取、質檢、測序、分析等流程。
在這裡,短短數日就能完成數千份育種材料的基因分型,精准鎖定適配育種目標的優質材料。
玉米生育期一般為90天到120天。傳統育種依賴田間表型觀察,高產、優質、抗病等性狀要等到成熟期才能判斷,一個優良品種的培育往往需要花費數年時間。
“分子標記輔助育種可以在實驗室裡給玉米做‘基因體檢’,精准找到影響產量和抗病能力的關鍵基因,像拼圖一樣把多個優良基因聚合到同一個品種裡,快速選出優良品種。”沃土種業分子實驗室主任楊瑩瑩說。
2005年,沃土種業成立。成立之初,由於育種資源缺乏,人才捉襟見肘,科技創新能力不足,育種過程一波三折。產出率不高、抗病性不強……一個個新品種被接連培育出來,但綜合抗性沒有優勢,不足以被農民接受。
尋求突破,迫在眉睫。2009年,沃土種業與中國農業大學聯合成立校企合作育種平台,建起科研育種信息化管理數據庫。
“育種平台建立后,借助中國農業大學先進的儀器設備和研發能力,我們能更精准地確定種質資源的基因特性,提高了育種成功率。”沃土種業董事長柳繼鳳說。
歷經多年攻關,沃土種業培育出“沃玉3號”“沃玉964”“沃玉111”等多個具有自主知識產權的優良玉米品種,產品遍布河北、山東、河南、安徽等22個省份,成為國內知名的育、繁、推一體化企業。
市場需求不斷升級,傳統育種短板愈發凸顯。沃土種業的決策者意識到,以種質基因技術、分子標記輔助育種等為代表的生物育種技術,正在成為種業競爭的核心賽道。於是,他們聯合中國農業大學、華中農業大學開展關鍵技術攻關,成立了分子技術創新中心,在傳統育種基礎上引入人工智能、大數據分析和基因編輯等技術手段,加快優良材料篩選和新品種選育。
“提升育種效率,意味著要在更短的時間裡,找到更優的雜交組合。”柳繼鳳說,他們整合基因組學、表型組學與人工智能技術,借助智能算法,在田間試驗前先預測雜交組合后的作物表型,從而精准淘汰低質量的雜交組合,高效篩選優良雜交組合。
分子技術創新中心成立以來,沃土種業掌握了玉米雙單倍體高效育種技術、分子標記輔助育種技術及基因編輯技術,開展了抗鏽病、抗旱、耐鹽鹼基因分子育種,研究出兩個玉米抗虫抗除草劑轉化體。
一粒好種子,要從實驗室裡走出來,走向田間地頭。走進沃土種業試驗示范基地,春播的“沃玉3號”“沃玉111”玉米植株整齊,果穗大小均勻,綜合長勢良好。
“這是新發布的‘沃玉320’,具有耐密植、高產、抗逆等綜合優勢,已進入生產試驗,將作為‘沃玉3號’的重要接續品種推向市場。”沃土種業品種管理部經理石彩雲說。
多年深耕,育種碩果累累。目前,沃土種業已培育出20余個玉米新品種,積累種質資源2000多個。其中,“沃玉3號”連續多年入選農業農村部國家主導品種,累計推廣面積突破1億畝﹔“沃玉111”推廣面積穩步增長,在黃淮海市場保持良好勢頭。
推廣面積全國第一,“張雜谷”佔谷種市場近六成
眼下,康保縣綠源種植專業合作社谷子地裡,4000多畝“張雜谷6號”進入開花授粉期,長勢喜人。
“種子好,管理也到位,我這谷子長得不錯,好的地塊估摸著畝產能達1000斤。”康保縣綠源種植專業合作社負責人武玉英說,“張雜谷6號”具有根系發達、抗旱性強、抗倒、高產穩產、米質優良等特性,適合在壩上地區種植。
壩上的氣候,曾是農戶心頭的痛。無霜期短、溫差大,能種的作物沒幾樣。在張北縣馬鞍橋村,通過種植適應壩上冷涼地區氣候的“張雜谷25號”,種植戶每畝地能增收400余元。
不僅在壩上,今年“張雜谷”系列品種在全國16個省份廣泛種植,推廣種植面積近400萬畝。
“張雜谷”由張家口市農科院首席專家趙治海研究員牽頭培育,因抗旱耐瘠、穩產高產的硬核基因,一出道便成為谷子界的“明星”。
“好種子都是田間地頭試驗出來的。”趙治海說,谷種培育周期漫長,為了縮短科研周期,他們在氣候溫暖的海南建立了繁育基地,在冬季北方不能種植時,在海南再種植研究一次。他稱之為“南繁北育”。
通過不同品種母本父本測配,趙治海和團隊培育成功“張雜谷”系列品種20多個,形成適應水、旱地,春、夏播,早、晚熟配套的品種格局。“張雜谷”在旱地畝產比常規谷子畝產量實現翻番。
在“張雜谷”系列品種裡,“張雜谷13號”種植面積佔到總面積的三分之一。“在一般人的觀念裡,雜交種不如農家種好吃。”趙治海說,他們培育的“張雜谷13號”做到了既高產又好吃,香味濃、口感好,獲評國家一級優質米。
目前,“張雜谷”系列品種在全國累計種植面積超4500萬畝,佔全國谷種市場近六成份額,穩居全國谷子種植面積首位,並且創下畝產811.9公斤的世界谷子單產最高紀錄。
隨著名氣越來越響,在國家有關部門的支持下,“張雜谷”走出國門、惠及世界。
趙治海介紹,“張雜谷”從2008年第一次走出國門在非洲試種至今,已推廣到埃塞俄比亞、烏干達等十多個國家。其中,布基納法索種植示范項目成效顯著,已建成10個高產示范村。(記者郝東偉)
記者手記
扎根田野育良種
糧安天下,種子為基。種子是農業的“芯片”,關乎國家糧食安全。
河北是全國糧食主產省之一,常年糧食播種面積穩定在9600萬畝以上。圍繞穩定提升糧食等重要農產品綜合生產能力,河北省堅持穩面積、優結構、提單產,深入實施糧油作物大面積單產提升行動。
提單產,核心突破口就在種子上。河北是用種大省,也是產種大省,培育出小麥、玉米、雜交谷子、高油酸花生、雙高大豆、馬鈴薯等一大批優質品種,良種在農業增產中的貢獻率超過43%。
這份成績的背后,是一群農業科研工作者埋頭育種的辛勤付出。一代代育種人終日扎根田間,為了找到那個集眾多優良基因於一身的“天選之種”,他們憑敏銳觀察力逐一篩選,過程繁瑣艱巨,需要熱忱和堅守。
趙治海、郭進考、李書民……一隻隻追趕光陰、追逐光熱的“候鳥”,一個個揮洒汗水、埋首耕耘的身影,都在為端穩中國飯碗貢獻力量。
種出好效益,培育出好品種是關鍵,育種技術創新是種業發展的必由之路。從傳統育種到雜交育種,從分子育種到人工智能輔助育種……理念不斷進步,科技加速迭代,河北省的育種水平,也逐步從跟跑、並跑到部分領跑。
育種者的一生,都在與時間賽跑。有了科技力量的加入,選育好種子的過程,會更高效、更精准,能幫育種人節省更多時間。
近年來,河北省深入實施種業振興行動,在品種審定、技術推廣、資金保障等方面加大支持力度,在制種大縣獎勵、種業企業扶優等方面拿出更多政策舉措,積極支持育種基礎研究與關鍵技術攻關,重點突破抗逆育種、優質專用品種培育等關鍵技術瓶頸。
《河北省種業條例》將於9月1日起施行,圍繞種質資源保護和利用、品種選育與育種技術創新、品種管理、生產經營等作出規范,以法治硬核力量,護航種業振興。
小小一粒種子,一頭連著百姓生活,一頭連著國家戰略。當更多“河北糧”裝滿中國飯碗,這場從種子開始的變革,終將在燕趙沃野上結出更豐碩的果實。(郝東偉)
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