制種純度達99.9％！我國贏得雜交小麥話語權

在世界三大重要糧食作物中，小麥也可以大面積實現雜種優勢利用了！

“利用我們的成套技術，可使雜交小麥制種純度達到99.9％以上。”今年6月通過驗收的一項河南省重大科技專項研究，宣告我國在雜交小麥優異親本創育、強優勢組合配制和規模化高效制種等一系列關鍵技術領域獲重大突破。

該項目主持人、河南科技學院小麥中心主任、省雜交小麥工程技術研究中心主任茹振鋼教授說：“現已選育出8個不育系、16個恢復系，可以根據不同麥區親本需求，創制出多個強優勢組合。”

幾株異常小麥，選育出雜交小麥不育系

在世界三大糧食作物中，美國最早育成雜交玉米，我國袁隆平率先育成雜交水稻。對雜交小麥的研究，國際開始於上世紀20年代，中國開始於上世紀60年代，卻遲遲未能獲得重大突破。

從事小麥研究30多年，茹振鋼曾培育出“百農64”“矮抗58”“百農4199”等常規小麥品種。其中，“矮抗58”以其高產、優質、抗病等特性，成為中國小麥播種面積第一大品種，獲2013年度國家科技進步獎一等獎。而最讓他魂牽夢繞的，還是在雜交小麥育種上為中國贏得話語權！

然而，要破解這道“世界難題”＋“世紀難題”並非易事——

這主要有兩方面的原因。一是父本母本基因越純合，雜交優勢越強。玉米、水稻的基因都是單一來源，是二倍染色體植物，容易純合﹔小麥基因則有三個來源，是由原始小麥與兩種草在上萬年進化中自然雜交而成的六倍染色體，純合難度無法想象。第二個原因，小麥和水稻一樣都是雌雄同蕊，培育雜交優勢品種，首先需要讓母本不再自我授粉結實、“近親結婚”﹔然后再給這些“靚妹”找到理想的“帥哥”。這就需要找到雄性不育系，讓植株隻具備“女性”性征。當年，袁隆平大海撈針般從海南島發現了水稻的雄性敗育類型野稗，才選育出雜交水稻的不育系。但是，小麥的“野稗”在哪裡？

機遇總是垂青有准備的人！1998年，小麥揚花季節，在太行山下輝縣的試驗田裡，茹振鋼偶然發現五六株小麥明顯異常。所有的小麥在自花授粉后穎殼都自動閉合、結籽了，而這幾株小麥的穎殼卻因為自花不育而一直張開著。“這也許就是我做夢都想找到的小麥的‘野稗’啊！雜交小麥的不育系就在這裡！”這讓茹振鋼感到格外興奮！

那一年，他從這幾株異常的小麥植株上，僅僅收獲了5粒種子。然而，就是這屈指可數的5粒種子，卻要拉開改變世界的帷幕！

在對這些種子的繁殖、試驗中，他發現長在溫室中間的小麥植株不育率低，邊緣的不育率高。他意識到，控制育性的基因對溫度敏感，溫度低則不育率高。

那麼，是不是可以利用成熟期不同的多個品種，分別與不育株系雜交，從而培育出多個不育株系？

按照這樣的科學設想，經過7年的不斷探索、試驗，2004年，茹振鋼終於從繁雜的后代中選育出了一系列對光溫敏感的不育系，把“半不育”變成了100％不育系（BNS），“啃掉”了雜交小麥研究中“最硬的那塊骨頭”。

全球“海選”恢復系，創制強優勢組合

茹振鋼培育出雜交小麥不育系的消息不脛而走，一直關注著雜交小麥研究的中科院遺傳發育所研究員王斌、中國農業大學校長孫其信教授抱著極大興趣，前去新鄉實地考察。

從2004年到2006年，在小麥生長的每一個關鍵時刻，兩位專家都同茹振鋼一起，走進實驗室，走進大田。年復一年近似苛刻的觀察、質疑，他們最終認可了茹振鋼的研究在黃淮麥區巨大的潛在價值。但是，在其它麥區也能適應嗎？

在兩位專家建議下，2006年10月4日，一個由河南科技學院與中國農大共同主持，山東農大、西北農大、河北農科院、湖南農大、四川農科院等單位頂級專家參與的聯合攻關協議簽訂了。協議明確提出了一個為期10年、兩個階段的研究任務。就是利用茹振鋼發明的小麥雄性不育育性轉換系BNS新材料，在前5年主要研究BNS育性轉換的生態區域及雜交小麥強勢組合選配，后5年主要研究不育基因轉育與雜交小麥成套推廣技術。聯合攻關組為此在河南、河北、山東、安徽、新疆建立了BNS型雜交小麥百畝高產示范基地11個，累計示范5000余畝。

在聯合攻關期間，雜交小麥研究又先后被列入國家973計劃和河南省重大科技專項，令人振奮的消息也不斷傳來！

BNS不育系無論是在黃淮麥區，還是在西南麥區、長江中下游麥區，都表現出低溫完全不育，超過13攝氏度完全可育。更有科研意義的是，經過各地試配，找到了恢復力強的恢復系，尤其是山東農大高慶榮教授培育出的SN055525, 穗子大、莖稈堅韌、恢復性強，是直接可以利用的恢復源。在此基礎上，他們跨越地緣，北至俄羅斯，南至智利，從海選到的200多個國內外優良小麥品種中，選擇出雜交小麥親本，“巧結良緣”。這些遠緣的小麥雜交，創制出百強1201、雜優2號和THW09-1等3個BNS型雜交小麥強優勢組合，較常規對照種增產15％—20％，平均畝產852.5公斤，攻關田畝產達898公斤。其中2個雜交小麥新品種百強1201和THW09-1，已分別參加河南省預備試驗和黃淮北片國家預備試驗。

茹振鋼說，目前他們已選出8個不育系、16個恢復系。這些不育系與恢復系可隨意配對，產生多個組合，需要優質小麥就配制優質小麥品種，需要大穗的就配制大穗的，需要多穗的就配制多穗的。孫其信表示，這是一項不僅在小麥主產區有極高的應用價值，而且可影響到其他區域的重要研究成果。

獨創制種技術，雜交小麥走向“高鐵時代”

兩系法雜交小麥研究成功了，但如何生產出更多的雜交種，快速走向大田生產，仍有兩大難題擺在茹振鋼面前——

當時的制種產量已達316公斤�畝，但相對於日益提高的勞動力成本，產量仍然顯得過低。這成了制約雜交小麥推廣的一個瓶頸。此外，如何建立配套的兩系雜交小麥防雜保純技術和種子純度快速檢驗技術，也是雜交小麥走向生產的必要條件。

最初，茹振鋼按兩行母本、一行父本的方法指導農民制種，但農民們嫌用工多，效益低﹔他又研究改進為父本母本按7︰3比例播種，但父本授粉后需要人工割除，勞動仍顯繁雜。

面對實際操作中的困難，茹振鋼兩道難題一起解，獨創制種技術，讓雜交小麥育種走向“高鐵時代”！

他發現了一種可以在父本授粉后自然死亡的“致死基因”，發明了專一性的基因調控劑來“弒父濟母”。把這種基因引入父本后，再按8.5︰1.5比例，把母本父本充分摻勻，像大田生產一樣混播。授粉后，噴洒這種基因調控劑，致敏感的父本枯萎。不僅再也不需要人工割除父本，減輕了勞動量﹔而且保証了種子純度﹔還騰出空間，讓有限的肥力集中供給母本生長，使制種產量從300多公斤提高到450公斤左右。

“現在，我們相當於掌握了雜交小麥的一個個‘元件’，根據需要把‘元件’組裝起來，就能育出理想的優勢小麥品種了！”茹振鋼興奮地說，“強優勢BNS型雜交小麥組配與規模化高效制種技術研究”的成果，將把“工廠化”育種、制種變成現實，快速培育出一系列優良的雜交小麥品種！

去年10月，科技部又將“小麥雜種優勢利用技術與強優勢雜交種創制”列入“十三五”國家重點研發計劃，予以支持。（記者 喬地 楊青平）