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破译丰收“密码” 做强粮食“芯片”(奋进新征程 建功新时代·非凡十年 出彩中原 创新河南)

破译丰收“密码” 做强粮食“芯片”(奋进新征程 建功新时代·非凡十年 出彩中原 创新河南)

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    麦收时节,联合收割机在唐河县湖阳镇的麦田里穿梭作业。本报资料图片

    ①实验室主任汤继华经常叮嘱学生注意实验严谨性。王铮 摄

    ②实验室副主任康国章为学生指导实验操作。

    ③实验室副主任吴刘记在为小朋友进行农业知识科普。

    ④实验室宋睿博士等开展玉米田间科学技术指导。

    玉米是我国种植面积最大的粮食作物,在保障国家粮食安全方面发挥着重要作用。本报资料图片

    □师喆

    研究农业的人都知道:吃得饱主要靠小麦,吃得好玉米很关键。

    作为全国重要的粮食生产大省,河南的粮食产量占全国十分之一,也是全国五个商品粮调出大省之一。在全国重要粮食生产核心区,布局一个以“小麦玉米”为特色的国家重点实验室,可见该实验室责任之重大。

    党的十八大以来,习近平总书记先后四次到河南考察调研,在全国两会期间参加河南代表团审议,每次必谈农业,必谈粮食生产。粮和农,在河南人心中有着无可比拟的分量。

    种子是粮食的“芯片”。种业创新,事关国家粮食安全,事关农民增产增收,事关百姓生活品质提升,是农业现代化的关键。这些年来,河南农业大学省部共建小麦玉米作物学国家重点实验室里,诞生了数十个小麦玉米新品种,撒向全国的广阔田野。

    牢记习近平总书记殷殷嘱托,坚决扛稳粮食安全重任。实验室正发挥着日益重要的作用,助力这片土地成为真正的“中原粮仓”“国人厨房”“世界餐桌”。

    扛稳重任

    孕育大地丰收的“硬核”力量

    找到调控小麦品质的重要基因,让小麦不仅高产,还要更加适应高筋、中筋、低筋、抗病、抗旱、抗倒等不同要求;找到调控玉米叶夹角大小的分子机制,这样就可以在同样的地块里种植更多玉米……

    “我们的主要工作就是找到让小麦玉米高产、优质并可持续发展的‘密码’。”河南农业大学学术副校长、省部共建小麦玉米作物学国家重点实验室主任汤继华用一句话概括了实验室的主要工作。

    作为一所以农科为特色和优势的综合性大学,粮食作物研究一直是河南农业大学的特色与优势。2013年12月,省部共建小麦玉米作物学国家重点实验室经科技部和省政府正式批准立项建设,成为河南省首个依托高校建设的省部共建国家重点实验室。

    实验室依托河南农业大学作物学国家一级重点学科、省部共建教育部作物生长发育调控重点实验室、郑州国家玉米改良分中心、河南省作物生长发育调控重点实验室等科研平台,通过整合资源、集成优势建设而成。

    经过多年的建设和发展,实验室已取得累累硕果:获批知识产权73项,出版专著9部,获国家科技进步奖二等奖4项、教育部科技进步奖一等奖1项、省(部)级科技进步奖8项,获国家教育教学成果二等奖1项。49个国审和省审小麦、玉米新品种从这里走出,创下全国甚至世界高品质高产纪录,推广的新品种面积达上亿亩,产生了巨大的经济效益与社会效益,彰显了实验室在推动粮食生产中的“硬核”力量。

    除了科研进展,实验室还积极开展学术交流活动,相继承办“黄河论坛”“全国玉米抗病研讨会”“全国玉米遗传育种学术研讨会”等,实验室成员在全国学术会议中做特邀报告、大会报告十余次。

    在开展公众开放活动方面,实验室专家教授常年通过线上、线下方式进行技术培训指导、技术服务。尤其是特大汛情发生后在灾后抢播、抢种恢复生产,保证河南粮食稳产,稳定农民收入中,发挥了积极作用。

    成果频出

    创新培育小麦玉米优异种质资源

    2021年4月,一份由实验室王道文教授团队牵头绘制的黑麦基因图谱吸引了国际作物科学界的目光。

    这是国际作物科学界首次完成对黑麦基因组精细物理图谱的构建,解决了国际小麦研究领域长期悬而未决的一项难题,对麦类等作物遗传改良具有重要的指导作用,是我国为世界农作物研究作出的新贡献。有了这份图谱,未来科学家们有望更加高效地培育出拥有高产、抗病、抗寒等优秀性状的小麦新品种。

    今年,汤继华带领的团队在玉米育种方面交出了两份漂亮的成绩单:成功克隆黄淮海重要病害玉米南方锈病的抗病基因,解决了黄淮海地区多数玉米品种不抗南方锈病的技术难题;明确了玉米C型胞质雄性不育的生物机制,为玉米不育化种子安全生产提供了理论支撑和技术保证,助力提升我国种子企业的国际竞争力。

    自成立以来,实验室始终以“立足河南,面向黄淮,服务全国”为宗旨,以“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念为统领,以实现小麦玉米“高产、优质、高效、生态、安全”为目标,凝练了四个研究方向。

    实验室围绕小麦玉米产业的重大科学问题开展深入研究,重点开展小麦玉米优异种质资源创新与利用、重要基因发掘与功能解析、产量品质形成规律与调控、资源高效利用的生理生态机制等基础与应用基础研究,构建现代高效育种技术体系,并在新品种选育及小麦玉米周年两熟高产高效集成技术体系等应用研究方面取得重大突破,提升了河南粮食生产的科技创新能力、综合生产能力和市场竞争能力,为保证我国粮食生产持续增产增效和作物学“双一流”创建提供科技与人才支撑。

    传承不息

    加强青年人才队伍培养建设

    实验室能够取得如今的成就,是一代代科研人员传承不息、接续奋斗的结果。

    无论晴天雨天,只要没有其他工作安排,汤继华必定一大早就往玉米地里钻。戴个大草帽,蹬上旧胶鞋,钻进青纱帐,两脚都是泥。他带着学生们认真记录叶片、株高、穗型、根系等每一个变化,如同享受孩子成长的快乐。

    玉米育种的难度,非常人所能想象。每年七八月,正是玉米授粉的关键期。三十七八摄氏度的天,密不透风的玉米地里能达到四十五六摄氏度,人在里面劳作一会儿,衣服脱下来不用拧,汗水就直往下淌。

    育种家的责任比天大,玉米育种如是,小麦育种亦如是。

    河南农业大学农学院副院长殷贵鸿读大学时,老家开始推行小麦统一供种。当时推广使用的周麦9号,是当地第一个产量超过1000斤小麦品种,乡亲们为此乐翻了天。“周麦”能让农民吃上白面馍,让老百姓能多打粮多赚钱,也让殷贵鸿从此下定决心,将来要从事农业科技研究工作。

    扛稳国家“粮袋子”,盈实农民“钱袋子”,把“国之大者”稳稳地扛在肩上,实验室每一位科研人员都在不懈努力。

    康国章教授团队正在开展彩粒小麦研究攻关,未来,小麦不只是麦色,还可能是黑色、紫色、绿色,这样的小麦富含花青素、锌、铁、硒等,让老百姓吃起来更健康。

    吴刘记教授团队主要针对国家粮食安全战略需求,围绕玉米抗病免疫学研究方向,挖掘鉴定玉米新型抗病小分子,系统研究玉米对病害胁迫的响应与适应机制,为培育高产优质抗病的玉米新品种奠定重要基础。

    在一代代科学家的带领下,实验室的“后浪”正快速成长,在小麦玉米研究中发挥着青年科研人员的力量。以宋睿博士为代表的科技服务队长期驻扎一线,他们深入田间地头,针对农业生产中存在的问题,进行现场技术指导。“坐在办公室里,发现不了实际问题,只有扎根基层,倾听农民的技术需求,才能真正帮助他们。”宋睿说。

    在人才队伍建设方面,实验室引育并举,积极开展国内外合作交流,加强青年人才培养建设。如今,实验室先后走出长江学者、国家杰青、青年长江学者、万人计划领军人才等高层次人才40余名,获评教育部科技创新团队1个,河南省创新型科技团队4个,成为名副其实的人才高地。

    抢抓机遇

    提升我省种业国际竞争力

    在距离河南2000多公里的海南乐东黎族自治县,河南农业大学南繁育种基地的206亩玉米试验田,正迎来玉米生长的关键期。

    每年,汤继华和团队20余名成员都如候鸟一般,三次往返于河南与海南之间。从十几万株玉米中选出4000个左右的果穗,进行测交后鉴定出6万个杂交种,再筛选田间表现优劣。一年忙下来,也就能选出五六个好品种,实打实的“万里挑一”。

    从上世纪60年代提出南繁加代理论的玉米遗传育种学科奠基人吴绍骙先生,到继承其衣钵接续奋斗在玉米育种科研一线的汤继华,历经60多年发展,南繁已成为中国农业科技创新和新品种选育的“孵化器”和“加速器”,也为实验室发展带来了新的机遇。

    今年年初,河南农业大学与乐东黎族自治县人民政府签订“政校合作框架协议”,将延伸省部共建小麦玉米作物学国家重点实验室业务范围和功能,成立乐东国家重点实验室分中心,共建绍骙南繁研究院、共筹南繁育种创新产业联盟、共培技术型实用型人才等。

    中原熟,天下足。河南正发力打造要素共享、协调创新、具有独特品牌优势的“中原农谷”,提出2025年种业产业化实力迈入全国第一方阵,打造小麦、玉米等优势作物产业科技创新高地,培育1家全国十强种业企业等建设目标。对于实验室来说,这既是难得的发展机遇,更是必须扛稳的责任和重担。

    “实验室已走过近十年时间,如今正面临发展的关键阶段,也迎来了一系列新的发展机遇。”汤继华表示,未来实验室将不断提升在小麦、玉米等主要农作物基础研究和应用基础研究方面的原始创新能力,破解核心种质创制、关键基因发掘和高效育种技术建立等种业“卡脖子”难题,培育出更多具有自主知识产权的优良品种,为实现种业科技自立自强,保证种源自主可控,全面提升我省种业的国际竞争力注入新动能,为保证国家粮食安全提供品种与技术支撑。

    同时,实验室将进一步推动平台建设工作,努力将重点实验室建设成为高水平的基础研究和应用基础研究、培养优秀科学家和开展高层次学术交流的重要基地,为解决我国小麦玉米发展的“卡脖子”问题,为河南建设国家创新高地作出重要贡献。

    放眼下一个十年,省部共建小麦玉米作物学国家重点实验室里又将走出哪些令人欣喜的成果?我们都在热切期盼着。

    本版图片除署名外均由受访对象提供