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63岁教授马峙英用30年 攻关棉花“芯片”

时间:2021-04-14     作者:长城网   阅读

   种子被称为农业“芯片”。打好种业翻身仗是2021年中央一号文件的重要内容。近年来中国种子研发能力逐步增强,市场占有率稳步提升,但仍有部分作物依赖“洋种子”,被“卡脖子”隐忧渐显,为种子安全敲响警钟。加大种业创新是中国抢占国际种业科技制高点的迫切要求,是保障国家粮食安全、端牢中国饭碗的现实需要。

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  马峙英在鉴定室工作。

  “20多年前,我国棉农还有种植‘洋种子’的,现在我们的国产棉种产量和品质达到了国际先进水平,不但100%满足了国内种植的需要,有的还走出国门,在非洲和中亚一些“一带一路”国家种植。”4月13日,棉花遗传育种专家、河北农业大学教授马峙英说。

  这一天,在2020年度河北省科学技术奖励大会上,马峙英获得了河北省科学技术突出贡献奖

  马峙英潜心棉花遗传育种研究30余年,作为第一完成人获国家科技进步二等奖2项,河北省自然科学一等奖1项。带领团队育成棉花新品种17个,发明专利24件,在国内外学术刊物发表论文150余篇,培养博、硕士166名。获何梁何利基金科学与技术创新奖、河北省科学技术突出贡献奖。

  与棉花遗传育种结缘

  1977年秋天,19岁的马峙英是生产队副队长,一天他正带领社员在棉花田里劳作的时候,听到了一个振奋人心的好消息,“要恢复高考啦!”

  马峙英参加了高考,1977年考取了张家口农业专科学校,1983年考取河北农业大学硕士研究生,后来又在职到华中农业大学攻读博士学位,先后师从我国著名棉花遗传育种学家河北农业大学教授曲健木和华中农业大学教授孙济中,与棉花遗传育种研究结下不解之缘。

  马峙英带领学生观察棉花的生长情况。

  谈起当年的选择,他对记者说:“和那时在棉田劳作有非常大的关系。棉花是重要的经济作物和纺织工业原料,但种棉花却不像种其他作物那样容易,棉花一生多灾多难,病虫危害远远多于其他作物,那些年棉田一旦有了棉铃虫、得了枯、黄萎病,棉农别说有收入,连本钱都得赔进去。”马峙英立志培育出抗病高产优质的棉花新品种,降低棉农的劳动强度,提高棉农收入。

  “就这样与棉花结了缘,一干就是一辈子。”

  育成系列棉花优良新品种

  1990年初河北省种植棉花1000多万亩,由于人口大省、纺织大省的刚性需求和粮棉用地矛盾,棉花长期连作、套作,通过土壤传播的维管束病害黄萎病逐渐上升,成为产量损失最为严重病害,当时河北省80%的棉田受到病害威胁,其防治是生产重大难题。

  马峙英在棉田中工作。

  8月份正值棉花生长后期,也是黄萎病的爆发期。“眼看着挂满棉桃的棉花突然得了这种病,一下子就将造成严重减产甚至绝收,棉农们、还有我们这些搞棉花的就别提多么心疼了!”马峙英告诉记者,因为传统喷药的方式无法杀死病菌,棉花的黄萎病防治成为继棉铃虫之后又一大难题。

  要解决黄萎病的问题,必须知道原因出在哪。那时候,我国农业科技领域对黄萎病的认识不足,一直缺乏系统有效的解决方案。

  “没有道路,咱们就率先蹚出一条路来!”马峙英带领科研团队经过对国内外相关研究分析发现,培育和种植抗病新品种,仍然是控制该病害最经济有效的途径。

  “农作物育种工作的根在田地里,一年中大部分时间,我们都在棉田。”马峙英对记者回忆当时的情景。

  马峙英在海南棉花育种基地。

  他们到黄河流域、长江流域多个棉区进行病田考察取样、走访专家请教、细化研究方案,累了就在地头上歇会儿,饿了就吃口干粮,大家在棉田一泡就是十几天,每天忙活下来,个个都像“土猴子”。

  七八月份,正值棉花的开花和结铃期,也是一年中天气最热的时候,为了配置杂交组合和获得准确的表型数据,大家都“长”在了棉花田里。科研团队成员王省芬说:“火辣辣的太阳把大家的皮肤晒伤了一层又一层,马老师也和大家一起不辞辛苦,站在田地里,就像站在蒸笼上一样,衣服几乎让汗泡着,汗水顺着衣袖向下淌……”

  功夫不负有心人。20余年间,马峙英团队搞清了棉花品种抗病反应类型和抗性遗传方式,构建了抗病育种的核心种质,建立了棉花抗病育种技术,育成了适于春播连作、棉麦套作和重病地、旱薄盐碱地种植的系列新品种。其中,农大棉6号入选国家科技成果重点推广计划;农大601实现枯、黄萎病“双抗”新突破,入选河北省现代农业产业技术重大转化成果,是2015年全国推广面积十大品种,2017年位居全国大田作物授权品种面积前十排行榜;农大棉7号、8号入选国家科技成果转化重点项目,农大棉9号入选国家转基因重大专项新品种产业化重大项目;农大棉7号是2012年农业部发布重大育种成果“主要作物推广面积排名前十品种”,7号、8号共11次位居全国大田作物授权品种推广面积前十排行榜。新品种应用产生了显著的社会经济生态效益。

  “棉花抗黄萎病育种基础研究与新品种选育”“多抗优质高产‘农大棉’新品种选育与应用”先后获得国家科技进步二等奖。

  解码棉花重要性状遗传秘密

  2018年5月初,国际顶级学术刊物《自然遗传学》在线发表的一篇科研论文,引起了国内外棉花研究专家的热烈反响。这是一项棉花基因组变异和纤维性状遗传方面的重要研究成果。

  通俗地说,就是标记了棉花基因组与一些棉花重要性状的对应关系,破译了棉花部分遗传“密码”。该论文的第一作者单位,就是马峙英带领的棉花科研团队。

  “以前的常规棉花育种是在表型层面进行的,比如把抗病的棉花与高产的棉花进行杂交,希望得到既抗病又高产的品种,但也有可能得到既不抗病又不高产的材料,必须一代一代进行种植、根据棉株的田间表现来筛选,不仅费时费力,对很多性状的了解也不全面。我们这项研究成果,在分子层面上探明了一个个基因组标记分别与棉花的哪些性状相联系,有助于实现对优良品种进行精准设计和选择,使未来棉花育种从‘海选’走向‘定制’,可以使棉花育种的准确性和效率大大提高。”团队成员王省芬教授介绍说。

  马峙英带领团队进行科研攻关。

  破解棉花遗传“密码”谈何容易,从2012年开始的两千多个日夜里,马峙英团队联合中国农业科学院棉花研究所等8家国内大学和科研院所,对从中国棉花种质资源库6000多份陆地棉中筛选出的419份核心种质进行了基因组重测序,找出366万个基因组单核苷酸变异,通过田间鉴定获得20多万个表型数据,鉴定了棉花纤维长度、强度、铃重、衣分等13个纤维品质和产量性状7383个遗传位点和4820个基因,为分子设计和基因编辑育种提供了新依据。

  他们还发掘了一批参与抗病的重要基因和路径,克隆了16个抗病相关新基因并揭示其表达规律,发掘一批产量、纤维品质、耐盐性状分子标记,为棉花产量、品质协同改良提升奠定了坚实基础。其成果发表于《植物生物技术杂志》《植物杂志》《分子植物病理学》等国际著名刊物。

  棉花生长周期长,科研工作连续性强,没有一种“咬定青山不放松”的劲头,是做不出成果来的。多年多点调查和收集表型数据,马峙英和团队专家们经常从汽车再转到自行车、农用车。一到试验田就忘了奔波的辛劳,开始了繁忙的田间观察和记载,中午忙起来吃不上饭是常事。

  回顾30多年的育种工作,马峙英不觉得辛苦,他说:“育种工作者的根就在田地里。我做成了点儿事,得益于党和人民的培养、国家的支持和团队专家教授、研究生、本科生的辛劳付出以及与国内外其他科学家的团结协作。”



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