实际上,海南岛是全国育种科学家最密集的地方。他们在海南南部进行种子繁育的事情,被称为“南繁”,他们的试验田,则称为“南繁基地”。“南繁基地”并不是一块固定的地方,也不是一个机构的名字,而是全国500多家科研机构在海南各个试验田的统称。有人说那里是“育种天国”,也有人说那里是“种业硅谷”,来自全国各地的育种科学家们,每年冬天聚拢在海南,种下他们精心找到的种子,有等待,有煎熬,更有来自地皮的赠送。
位于三亚宁远河岸边的南滨农场及周边的大片耕地,都是各个研究机构的南繁基地。新京报 周怀宗 摄

和袁隆平的互换总在“南繁”的田间地头

从5月18日到5月20日,新京报探访了海南的多个“南繁基地”,这些基地对外人来说神秘而陌生,但对所有为了中国种子而奋斗的人来说,却是再熟习不过的地方。
2020年12月,九旬的袁隆平像往年一样再次前往海南三亚南繁基地开展科研。这是他数十年来都在重复的事情,每年来这里三四个月,身体状况好的时候,每天都要到田里查看稻谷种子的成长细节。老人对南繁有很深的感情,改变中国杂交水稻命运的野生稻“野败”,便是上世纪70年代袁隆平团队在三亚创造的。
北京大学当代农学院院长刘春明,一贯从事植物种子发育和水稻营养品质改良研究,他的试验田紧邻袁隆平的试验田,和袁老的交集也总是在“南繁”的田间地头。
大概2000年旁边,刘春明在三亚荔枝沟的一个试验田里第一次见到袁隆平先生长西席本人。瘦小的身材、黝黑的肌肤,喜好背动手在田间走来走去,逢人就喜好聊一聊水稻,和蔼、民平易近是刘春明对袁隆平的第一印象。
2018年刘春明跟袁隆平师长西席在三亚水稻南繁基地的合影,左五是袁隆平师长西席,左一是他的儿子袁定阳,左二是刘春明。受访者供图
之后多年,刘春明常会在试验田看到袁隆平的身影。他向回顾,“三亚的景象热,以是老人很早就会到田里去,大多数时候都是他一个人,他常常在地里一待便是半天,太阳到头顶了,老人也依旧没有离开地里的意思。”刘春明说,他常到袁隆平的地里去看他选育的超级杂交水稻,袁隆平也会到他的地里看看,老人从不吝惜对子弟的鼓励,有一次,刘春明在做一个新的水稻诱变品种,袁隆平看到后显得非常愉快。
从最北到最南,候鸟一样的育种者
袁隆平生前讲过的“禾下乘凉梦”,已被国人所熟习,那个梦的实质,便是水稻高产梦。实际上,在南繁,育种人与他们的每一粒种子,都有自己的梦想。
2021年5月18日,三亚南滨农场,中国农科院作物科学研究所的院子里,搭着几排架子,架子上晒着刚收成的玉米、大豆,表面还罩着一层玄色的纱网,这层网不是为了防鸟,而是防止过强的紫外线晒伤种子,影响种子的萌芽率。
一旁的棚子下,更多晾晒好的种子,装在一个个只有半个巴掌大的小纸袋中,上面标着不同的名称。这些宝贵的种子,将在几天中,发往各地,以供实验、栽种。
中午十二点旁边,刚刚吃完午饭的谷勇哲,在院子里查看种子的晾晒情形,他戴着眼镜,皮肤黝黑,神色有些怠倦。几天前,他刚从迢遥的呼伦贝尔回来,那里的冬天刚刚结束,正是大豆播种的时候,在那里种完了大豆,他又回到三亚,在这里收成末了一茬大豆。
谷勇哲正在查看晾晒的大豆种子,这批种子不久就会发往全国各地进行栽种。新京报 周怀宗 摄
谷勇哲是中国农科院作物科学研究所大豆基因资源研究组的一员,紧张卖力大豆种质资源保护事情。2017年,他博士毕业后,就加入了这个团队,每年在东北、海南、北京三地定期“迁徙”,春天在东北种大豆,夏天在北京做研究,冬天到海南进行“南繁”。
每年十月份,三亚的试验田就启动灭草整地,到十一月上旬,谷勇哲会和他的老师、同事们一起来到三亚,开始栽种大豆。与育种单位不同的是,他们的种子不但是来源于一个地区,而是来自我国各个省份的品种、地方品种以及国外引进的种质,都是小包的,每包一份,全靠人工点播,每一份都要做好标记,以方便不雅观察和记录不同种子的成长情形。
次年仲春份,播种的大豆就能收成,长成的种子,经由筛选将保存至国家种质库,用于向海内科研单位和企业供应支撑育种和根本研究。
谷勇哲每年在三亚事情的韶光,大约在半年旁边。今年为了扩繁种子量,选择在海南连续栽种两季。6月份之前,他要回到北京,将三亚收成的部分种子,种在北京的试验田里,入夏后的北京,景象恰好适宜大豆栽种。
从东北到海南,从海南到北京,谷勇哲和他的种子,像候鸟一样,随着景象变革而迁徙,探求更适宜播种的地方。由于每年春节前后正是收成调查的时令,4年来,除了去年由于疫情影响,剩下的春节他都是在三亚过的。
“加代”,种子家族的扩展
对付袁隆平、谷勇哲这样的研究者来说,海南南真个三亚、乐东、陵水等地,是得天独厚的育种基地,地处热带,常年高温,在别处只能种一季到两季的作物,这里能种两到三季。
从上世纪五六十年代开始,科学家们就开始在这里进行育种,袁隆平则是1970年就来到了南繁,尤其是冬天,海南岛肯定是全国育种科学家最密集的地方。他们在海南南部进行种子繁育的事情,被称为“南繁”,他们的试验田,则称为“南繁基地”。南繁基地并不是一块固定的地方,也不是一个机构的名字,而是全国500多家科研机构在海南的试验田的共同名称,走在这里,可以看到各种前缀不同的“南繁基地”,比如“中国农业大学南繁基地”、“吉林省农科院南繁基地”等。
南繁基地的主要功能之一,便是育种的“加代”。“加代”是一个学术词汇,意思是在育种过程中,增加种子繁衍的世代,大略阐明,便是一年之中,让种子多繁衍一代。
“作物育种是一个繁芜的过程,不管是传统的杂交育种,还是现在利用生物技能进行育种,都须要多代的繁殖、选育,才能终极育成一个新的品种,”中国农业科学院国家南繁研究院副院长谷晓峰阐明,“一个品种,可能须要六七代乃至更多代才能育成,由于作物本身的特性,须要韶光去发展和繁衍,比如水稻,在北方一年一样平常只能种一代,冬天是不能成长的,但在南繁基地可以,这里的冬景象温很高,适宜水稻栽种,以是到了冬天,育种的科研职员,就会来到这里,再种一代,相称于每年增加了一代,这便是加代”。
加代不仅适用于育种,也适用于野生种质资源和扩繁。就在南营农场附近,见到了一块种着野生水稻的稻田。稻田中的稻子长得有些缭乱,没有普通稻田那么整洁,稻穗也普遍比较小,上面套着防鸟的纱网。
位于南繁基地的野生稻田,阁下的稻田都已经收割,只留下片块尚未成熟的野生稻。新京报 周怀宗 摄
这片稻田是中国农科院作物科学研究所杨庆文团队的,从上世纪九十年代开始,他就一贯在从事野生稻的搜集、保护和利用事情,也是在那个时候,就开始了他的“南繁生涯”。
“每一个做水稻种质资源或育种的科学家,最开始事情,都是从南繁开始的,”杨庆文研究员说。他见告,我国现在保存着2万份以上的野生稻资源,在广西和广东还有两个活体保存的野生稻种质资源圃,三亚的南繁基地,则紧张是用来扩繁和研究。
扩繁,既是保护也是造就
和普遍栽种的栽培品种比较,种在南繁基地的野生稻,表现并不好,这也是野生资源的普遍征象,但并不虞味着它们不宝贵。
“和育成的栽培稻比较,野生稻的农艺性状,普遍具有产量低、落粒性强、有芒等缺陷,但它们是栽培稻的先人,因长期在自然界中生存繁衍,经历过各种自然磨难,终极能够生存下来,一定有各自的优点,携带着优秀的基因,如抗病、抗虫、耐涝等。科学家们通过杂交等育种技能,利用这些基因,造就成更好的品种。大家都知道的袁隆平院士,最初便是从创造的一株野生稻‘野败’,从而开启了杂交水稻的大门,为办理中国人用饭问题,做出了重大的贡献”。
生物的多样性,是生物繁衍、壮大和进化的根本。在科研中,那些或许不具备经济代价,但却拥著名贵基因的作物,则被称为“种质资源”,也便是携带生物遗传信息且具有实际或潜在利用代价的载体,包括种子、花粉、芽等多种形态。
位于海南三亚的野生棉种质圃,保存着来自环球的700多种野生棉,占全部野生棉种类的三分之二。新京报 周怀宗 摄
在三亚,还有一个我国最大的棉花种质圃,和水稻、小麦等作物不同,三亚酷热的景象,恰好适宜棉花这种起源于热带、亚热带的作物。种质圃由中国农科院棉花所卖力,这里的卖力人刘记见告,这个种质圃中,保存着700多种活体的野生棉花,个中绝大部分是国外引进的。引进的韶光最早则从上世纪五六十年代开始,延续了半个多世纪。
位于三亚的野生棉花种质圃中,成长着一棵五六十年树龄的锦葵科的杨叶肖槿,这是棉花的近缘种,科学家们可以用它的花粉和其他棉花杂交,造就新品种。新京报 周怀宗 摄
在种质圃中,见到了许多形态不同的棉花,有的高大如树,花朵艳丽,有的匍匐在地,有的光着花不结棉桃,有的花朵和棉桃同时存在……
“野生棉形态非常多,每一种都有自己的特点,”刘记见告新京报,“有的花非常艳丽,这是为了吸引昆虫为它授粉,有的叶片上有茸毛,害虫就无法在上面产卵,还有紫色叶片的,这是一种害虫讨厌的颜色。有一些花和棉桃同时存在,这是由于,棉花本身是无限成长的,只是在北方无法越冬,以是只能种一季,而在南繁基地,常年的高温,使得它可以一贯成长,不断地着花、结桃、吐絮”。
育种,一个品种改变一个家当
在这个野生棉花种质圃中,还有一种著名的野生棉花,它叫做瑟伯氏棉。这种野生棉花,本身的经济代价并不高,险些没有纤维。但在我国棉花育种中,却发挥过至关主要的浸染。在南繁有一句话,“一个品种可以改变一个家当”,这句话在棉花上表示得尤其明显。
从事棉花育种近20年的中国农业科学院生物技能研究所研究员孙国清说,“上世纪八十年代,石家庄市农林科学研究院和中科院遗传与发育生物学研究所的科学家们,把瑟伯氏棉、海岛棉、陆地棉进行远缘杂交,经由20个世代的南繁北育,终极育成兼具多种优点的棉花新品种石远321,这种新品种具有高产、纤维优质、抗病性能好等多种特点,是1982年到2000年整整19年间,国家黄河流域棉花品种区域试验中霜前皮棉增产幅度最大的一个品种,全国累计推广栽种面积多达1397万亩。”
这种匍匐在地上的棉花,是一种名叫圆叶棉的野生棉。没人能说清它为何长成这样,或许是由于久远的过去它曾长在大风区域,以是总是伏低着身躯。新京报 周怀宗 摄
这还不是所有的成绩。上世纪九十年代初,棉花最紧张的害虫棉铃虫,在我国大规模爆发,棉铃虫会侵害棉桃,致使棉花绝产,历史数据显示,过去棉铃虫每年造成的丢失在100亿元以上。
棉铃虫蔓延,而海内缺少抗虫性能精良的品各类质资源,美国的抗虫棉趁机进入中国市场,尤其在河北地区,美国的抗虫棉种子,一度霸占90%以上的市场。研发具有自主知识产权的、中国自己的抗虫棉,成为当时应对棉铃虫爆发、稳定我国棉花家当的唯一路子。
孙国清的老师郭三堆,正是这场攻坚战的紧张卖力人之一,21世纪初,刚刚参加事情的孙国清,跟随自己的导师郭三堆来到南繁基地,进行棉花育种事情,从传统的杂交育种,到现在的生物技能育种,他经历了棉花育种技能20年的变迁和进化之路,也见证了许多宝贵种子的出身。
孙国清见告,抗虫基因的第一次合成,就用了一年零八个月的韶光,此后,郭三堆和他的团队,又完成了更精良的双价抗虫基因的创制,使得抗虫棉品种的性能进一步提高。
不久之后,具有我国自主知识产权的国产双价转基因抗虫棉“SGK321”通过品种审定,此后迅速推广。彻底改变了国外抗虫棉霸占市场的问题,“到现在,我国栽种的棉花品种,基本上全部都是自己育成的。”孙国清说。
从实验室到地头,也须要南繁
国产抗虫棉的出身过程中,做出贡献的,不仅有野生棉花栽种资源,还有其余一种分外的种子——微生物种质资源。
从事生物技能育种的中国农科院农业微生物学研究中央主任燕永亮见告,抗虫棉的抗虫基因,就来自一种名叫苏云金芽孢杆菌的微生物,科学家们通过生物技能,使得棉花具有了微生物的抗虫特点,终极育成了抗虫棉。
“当代育种中,越来越多地利用到微生物种质资源,”燕永亮说,“微生物普遍存在于各种环境中,同时也存在于生物中,比如人,人的身体中有许许多多的微生物群落,这些微生物很多是对人有益的,比如肠道菌群,可以帮助人消化,如果没有肠道菌群,仅靠胃酸,就无法有效消化食品,如果菌群失落调,平衡被冲破,人就有可能生病。在育种中同样如此,微生物种质资源的利用,扩大了育种的边界,让育种具有了更多选择性”。
除了普通环境中探求微生物种质之外,科学家们还会在极度环境中,探求分外的微生物作为种质资源,“比如在沙漠中,有一些微生物,可能具有耐旱、耐粒子辐射的特性,我们会去那里探求这样的微生物,回来后鉴定干系的基因,看看能不能在育种中利用”。
生物育种更多在实验室中进行,但并不虞味着不须要南繁,南繁院副院长谷晓峰见告,分子生物学技能造就出来的种子,也须要种出来,在一代代栽种中,不断纯化、稳定,终极才能形成新的品种,这同样是育种的加代,以是看似在实验室里做的事情,实在也会和南繁基地联系在一起。
南繁基地的高温环境,不仅仅适宜育种的加代,同时也适宜筛选一些分外品种。在谷勇哲栽种的大豆中,就有专门选育的耐高温、耐旱的种质资源。谷勇哲说,海南的冬季栽种期,恰好是雨水少的时候,非常适宜鉴定一些耐旱的资源。
比农人种地更累,要记住每一株的长势
5月18日下午4点多,热气稍退,谷勇哲再次来到他们的大豆地里,这片大豆是今年栽种的第二季。第一季紧张是种质资源扩繁和研究用,栽种了两万多份资源,针对部分种子量较低的资源又进行了第二季繁殖,共有2500余份。
试验田的部分大豆已经收成了,地里空出了很多块空地。第二季扩繁的种质资源中形态各有不同,有的茎叶已经完备枯黄,可以收成了,有的才刚刚开始结荚,叶片碧绿。谷勇哲见告,这些大豆的收成期,要持续一个月以上,而他们这些栽种者,期望节制每一份资源、乃至每一株大豆的成长特点。
“全体栽种期中,要一贯不雅观察、鉴定、检测,”谷勇哲说,“调查的目的紧张包括两个方面,一方面是通过调查花色、叶形和茸毛色等基本农艺性状,判断种质的纯度,由于在繁殖过程中材料数量比较多,要避免殽杂征象;另一个方面是调查株高、分枝数、荚数等主要的产量干系性状,虽然海南不是栽种目标区域,但是通过比较海南和栽种地的农艺性状表现,可以筛选适应性好的资源,作为遗传育种的亲本。”
谷勇哲向先容了一些大略的性状,比如成熟的果荚有玄色、褐色、黄褐色之分,“哪怕是记录这些大略的颜色性状也很有帮助,比如育种家用资源做杂交时,由于大豆的花是闭合的,是自交系作物,人工杂交首先要去雄,然后用其余品种去授粉,但授粉未必成功,这在当时很丢脸出来。两种形态不同的大豆,杂交后的种子,种出来的大豆会涌现分解。这时就可以通过花色、荚色等性状进行判断是否杂交成功。如果用玄色果荚和褐色杂交,后代就会既有玄色又有棕色,如果是单一颜色,解释上一代授粉没有成功,这样的就不能要了。”
这种工作甚至远比一样平常的农人种地更累更苦,农人栽种的,都是育成的栽培种,农艺性状相对更好,而且栽种单一品种,也易于管理。但育种事情者们,须要栽种太多种不同的作物,每一种,乃至每一株,都须要特定的管理方法。
南繁,既是过去也是未来
高温下的事情,常常会持续几个月到半年,等到南繁结束,接着还要转赴其余的地方,连续这一流程。孙国清在这里事情了近二十年,每年都在这里事情几个月,但至今仍难适应这里湿润而酷热的环境。
但另一方面,他们的事情又让他们无法放弃这里,种业是农业的芯片,也是保障粮食安全的根本,他们的每一点收成,可能都关系到14亿人的饭碗问题。
以大豆为例,大豆是我国入口数量最大的作物,我国是大豆的起源国,种质资源非常丰富,但育种水平,比起美国仍有差距。美国得到了中国的种质资源,育成更好的品种,反过来又卖给中国。谷勇哲见告,“比如有一种大豆,叫北京黑小豆,本身具有抗虫基因,美国利用这各类质资源,育成了抗虫的品种,在遏制胞囊线虫大爆发中,末了起到了很大的浸染。”
地里很多大豆的叶片上,都有标注的暗号,谷勇哲见告,这是采样鉴定的标记,科研职员会定期采集植株的组织,送到实验室进行鉴定和剖析。
在过去,采集的样品要送到北京的实验室里才能做,但随着基地的发展,当地实验室已经建立起来,很多实验可以在当地做。中国农科院南繁院副院长谷晓峰见告,伴随南繁育种举动步伐和平台的培植,实验条件和技能正日益丰富和完备,这也意味着,更多的育种事情者将在海南搜集。对他们来说,这里就像一个让种子扩展升级的地方,天南海北的人们来到这里,只是为了让自己的种子变得更多、更好,然后带着它们,重新出发,在更广阔的地方生根萌芽,为世间带来勃勃活气。
新京报 周怀宗
编辑 张树婧 校正 李铭
来源:新京报网





