麦田里的“川农大精神”

2020-09-30 11:19:27作者:小麦研究所 来源:小麦研究所 点击数:

  

翻开小麦研究所的档案册,会发现跃然纸上的是一段段艰苦创业、开拓创新和团结协作的故事:老一辈科学家亲历学校从成都迁雅,在文革等极端苦难的时期坚定信念、排除万难,建立起小麦研究基础理论体系;建所后,在改革开放的春风下,团结攻坚,立足西南麦区小麦发展,形成了代表性研究成果,实现了小麦族研究和小麦品种选育的突破;在新时代背景下,作为“双一流”学科建设的重要组成部分之一,继续脚踏实地、勇于创新,结合产业链需求,进一步优化研究方向,整体研究水平得到提升。

读小麦所的历史,震撼我们的不仅仅是学术鸿儒的传奇经历还有其追求科学和真理的执着;感染我们的不仅仅是师长的严谨治学还有其站在高处看大地的人格魅力;吸引我们的也不仅仅是优良的学科平台,还有脚踏实地团结互助的和谐氛围。小麦所的历史,不仅见证了时代和学校的变迁,也是一代代小麦所人的奋斗史,而这段奋斗史最终成为了“川农大精神”的重要组成部分。

1984年3月19日,四川省人民政府正式发文,批准成立四川农学院小麦研究所,由颜济教授担任首任所长。从刚开始的位于都江堰的一个小院,再到2008年“5.12”地震后整体搬迁到成都校区至今,小麦所已经走过了36年的奋斗之路。实验室里研究人员繁忙的身影、办公室激烈的讨论、师生宿舍的欢声笑语、试验麦田里四季的颜色变换以及还有师生亲手种下的各类花草构成了一代代小麦所人的美好记忆,也凝练出小麦所的特色。

艰苦创业,引领小麦族研究。在小麦育种工作取得一定成绩的同时,颜济教授开始思考如何在现有的研究基础上实现小麦产量和抗性的新突破。因为从现有推广品种遗传潜力与产量构成因素看,如果在构成产量因素的遗传性状上没有突破,小麦品种产量要再上一个新台阶几乎不可能,因此需要更多的铺路工作,为实现这一目标积累更多的数据和材料。在1987年德国柏林召开的第14届国际植物学大会上,通过与同行的深入交流,大家一致认为应当以实验客观数据的结论对植物生物系统学进行重新梳理,这一工作具有划时代的意义,然而当时全球在该方面的研究几乎为空白。在此契机之下,颜济教授和夫人杨俊良教授决定以小麦族为突破口,开启全面整理植物界生物系统的工作,该项工作不仅能为小麦育种发掘更多优异遗传资源,还对探究形态结构,生命活动与环境的关系从而厘清小麦族种属进化关系、了解发生发展规律具有重要意义。

万事开头难,为了充分搜集小麦族标本信息,颜济和杨俊良教授通过多方途径查阅全球范围内的各大标本馆相关资料,对各标本馆搜集的小麦族标本进行了初步整理统计。在联合国国际植物遗传资源委员会(IBPGR)资助下,由颜济教授率队负责中国大区的小麦种质资源调查项目,与来自瑞典、丹麦、加拿大、日本等国的科学家共同进行野外小麦族资源的考察和搜集。

自1983年起,小麦所颜济教授、周永红教授先后带领团队的学生和助手们系统地对我国新疆、西藏、陕西、青海、甘肃、宁夏、内蒙古、四川、黑龙江、辽宁、吉林、山东、湖北、山西、江苏、浙江等16个省区和美国、加拿大、瑞典、丹麦、日本、澳大利亚等国家进行了野外实地调查。通过全面系统考察、收集和征集了世界范围的小麦族资源,建立了国内外完善的小麦族种质资源基因库和标本室。目前共保存了世界范围的小麦族30属400余种万余份小麦族种质资源,完成了30属364种5063份标本的数字化,包括模式标本29份。

经过多年对小麦族资源的的收集及整理,根据物种染色体组组成,建立了小麦族3个新属,发现了13个新种。建立了亚洲最大的小麦族种质资源库,对小麦族生物系统学研究也获得了国际领域内专家学者的一致认可,该成果获得2000年“国家自然科学二等奖”。颜济、杨俊良教授根据建立的小麦族分类新体系,耗费二十余年时间整理并撰写了《小麦族生物系统学》专著1-5卷,涵盖30个属464个物种。奠定了小麦所在小麦族系统生物学研究领域的世界领先地位。

此外,在小麦的发育形态学的研究中,颜济教授还发现复小穗的器官形态建成过程与过去的茎叶节学说(phyton theory),以及当前流行的顶枝学说(telome theory)显然矛盾,由此建立了多级次生节轴学说(multiple secondary axes theory)统一了这些矛盾。此学说的建立,对包括禾本科在内的高等植物器官的基本性质作出合理的解释具有重要意义。

开拓创新,立志把论文写在大地上。在50年代初,四川地区种植的小麦品种均为地方品种,当时的小麦亩产量只有50-100公斤左右。直到解放后才引入了意大利品种,使亩产量达到150-200公斤,但由于普遍存在条锈病与倒伏为害严重的现象常造成颗粒无收。在此情况下,颜济教授便以矮杆抗倒、抗病为目标,利用地方品种与引进的外国种质资源进行杂交育种。由于目的基因筛选明确,很快选育出一批以大头黄、雅安早、竹叶青为代表的矮杆抗倒、抗病的高产品种。在 1962年开始大面积推广,总推广面积达22500万公顷,使四川小麦产量提高到400-500斤,实现了四川小麦产量的第一次突破。

在60、70年代极端困难的条件下,颜济教授仍然秉持对科研的热爱坚持研究工作。在此期间选育出的“繁六、繁七及其姊妹系”亩产达到700~800斤水平,在四川个别田块第一次亩产甚至过千斤。四川麦区小麦产量实现了第二次突破。此外,由于它们聚敛了很强的抗锈性,能维持抗性20年不衰,成为了全国各地小麦育种的骨干亲本。当时仅四川省具有“繁六”血缘的品种累计栽培达面积0.14亿公顷,平均产量在原有水平上又提高30%以上,完全取代了意大利品种,解决了很多人吃饭难的问题。该成果于1990年获得国家科技发明一等奖。时任中共中央总书记的江泽民同志在1991年4月19日视察四川农业大学小麦研究所时,对小麦所的研究工作以及所取得的成绩给予了高度的评价。

长江上游麦区阴雨多湿、云雾多、日照少的生态条件下,小麦品种存在产量偏低、抗病能力弱、品种退化严重等问题。郑有良教授带领团队的利用自己创制的含黑麦外源基因的小麦材料为亲本,与四川主推品种川育12杂交,通过在分离世代连续选择最终育成具特异优良株型、分蘖力强的优质、高产、抗病的穗数型小麦新品种:川农16。该品种能在四川等长江上游地区多雨、寡照的条件下提高亩有效穗,从而提高产量及广泛适应性。该品种是小麦所选育出的首个国审品种,是集高产、稳产、优质等优点于一体的突破性小麦新品种,创造了四川小麦区试产量的高产记录,创制的独特理想株型解决了在光照不足条件下的有效穗数难以提高的难题。川农16是2002年国家“十五”农作物首批后补助8个小麦新品种之一,列入国家重点推广计划, 2005年获国家农业科技成果转化资金项目资助。此外,该品种还创造了数十年不退化的奇迹。

小麦染色体组成复杂,从基因组层面改良小麦抗性和产量的过程会更加困难而漫长,这也是小麦育种工作遇到的最大的难题。为加快小麦性状改良的进度,在小麦产量和抗性育种上取得进一步突破,新时代加强了多样化外源物种资源的发掘利用,例如提出的“人工合成小麦的1/8基因组渗入育种方法”,解决了人工合成小麦育种利用的理论和方法学问题。基于此,大量具有人工合成小麦背景的优异品种(系)如蜀麦969、蜀麦830等被成功选育。此外,随着生物信息学、分子生物学等学科相关技术发展,小麦基因组的神秘面纱逐渐被揭开,通过分子设计育种的技术手段能对小麦产量和品质进行更精准的改良。由此创制了大量优异的资源材料,为高产优质小麦育种工作奠定了基础。在各课题组育种家的协同努力下,目前已经成功选育出良麦2号、良麦3号、良麦4号、蜀麦375、蜀麦482、蜀麦969、蜀麦51、滇麦1号、滇麦2号、蜀麦921、蜀麦126、蜀麦830、蜀麦580、蜀麦133、蜀麦137、蜀麦114等小麦新品种。川中鹅观草、川引鹅观草、川西肃草等牧草品种。为西南麦区小麦生产和扶贫项目添上了浓墨重彩的一笔。

团结协作,传承和发扬“川农大精神”。搞研究需要沉下心踏实干,但这并不等于闭门造车,只有加强领域内沟通与合作,建立长期稳定的团结协作关系,才能实时了解社会需求,确保研究工作与时俱进。“团结协作”作为小麦所的优良传统之一,不仅表现在各项目组成员之间互帮互助上,更表现在自建所以来,一直不断地摸索适合自身发展的对外交流合作和人才培养工作上。通过国际合作,一方面有效加强了研究领域内的国际对话,建立起交流互访、项目合作、人才培养机制。另一方面通过广泛参与国际事务,贡献小麦所力量。加强人才培养,既有效提升了小麦所的整体科研实力和影响力,也为社会输送优秀人才,使得“川农大精神”在不同的岗位上得以体现和传承。

自上世纪80年代起,颜济教授主持联合国粮农组织项目,与加拿大、日本、瑞典、丹麦等国科学家合作,开展小麦族资源收集工作。90年代初郑有良教授赴英国留学引进小麦分子生物学技术后,陆续派出科研人员赴国际一流科研机构开展访问或博士后研究工作,并逐步与部分国际知名实验室建立长期稳定合作关系,开展合作研究。2017年刘登才教授赴乌干达提供技术支撑,指导当地育种与病虫害防治工作。凡星教授、沙莉娜副教授受邀任世界自然保护联盟组织(IUCN)物种生存委员会(SSC)、国际系统生物学家协会(SSB)成员,承担相关联合科研项目。王际睿教授作为国际种子科学协会成员,与澳大利亚、美国、阿根廷等同行开展联合研究工作。

值得一提的是,小麦所作为承办单位成功承办了两个均是首次在中国召开的国际学术会议,受到了国内外专家的一致好评:2013年承办的“第七届国际小麦族大会”,吸引了来自美国、德国、英国、法国、日本等14个国家的100余名代表与会。国际小麦族学术会议从1991年以来,每4年召开一次,在国际上有重要影响。该会议7名国际主委会成员中,周永红教授、卢宝荣教授、孙根楼教授3人毕业于小麦所。2019年承办的“第十四届国际谷物穗发芽会议”,共吸引到了来自中国、美国、日本、英国、澳大利亚等国家80余名行业内专家学者到场,围绕“种子休眠与发芽”“淀粉酶与穗发芽”“穗发芽分子遗传机制”“穗发芽抗性育种”四个专题展开了深入的交流与讨论。

除此之外,小麦所一直鼓励在职人员通过合作项目或国家留学访问相关项目赴国际知名实验室进行博士后研究或访问交流工作。目前全所92%科研岗职工具有留学经历,其中16%在国外获得博士学位或完成博士后训练。通过充分鼓励师生“走出去”,到国际一流研究单位和实验室学习交流,并将新技术新材料和新方法“引进来”,与国内外知名专家学者建立广泛的交流与合作关系。目前累计有67名研究生先后到美国加州大学戴维斯分校、加拿大农业及农业食品部、加拿大圣母马丽大学、澳大利亚联邦科工部、以色列海法大学、日本木原生物研究所等单位进行联合培养。开展科技部国际合作专项项目2项,省级国际合作项目10余项,研究成果在Nature Communications, New Phytologist 等国际知名杂志上联合发表120余篇,出版专著2部。

此外,为了小麦族生物系统学研究内容更好在国际领域内传播,研究人员将颜济杨俊良教授主编的《小麦族生物系统学》(1-5)卷进行翻译,并通过Springer杂志社出版,目前第一卷《Biosystematics of Triticeae》已在线发表。

人才培养是研究所工作中的重点。结合科学研究工作特点,注重对学生的独立科研能力特别是思维逻辑的培养的同时,注意加强学生实践能力培养。导师对人才培养的各个环节严格把关,注重因材施教,形成了具有特色的人才培养模式。目前共有2篇全国优秀博士论文,3篇全国优秀博士论文提名,7篇四川省优秀博士论文。培养的研究生,在完成学业后大部分选择进入高校或相关科研单位、

相关企事业单位及地方基层,在不同的岗位上继续发光发热。其中部分已经成长成为行业内的领军人才或青年骨干:如留校任教的郑有良教授、周永红教授、刘登才教授、张新全教授等不仅是领域内的知名专家,更是受学生广泛欢迎的导师。四川省农科院副院长杨武云研究员、美国加州大学戴维斯分校遗传学家罗明诚教授、加拿大圣玛莉大学孙根楼教授、复旦大学卢宝荣教授、西昌学院院长彭正松教授等均为国内外知名专家。还有相当一部分毕业生选择在毕业后进入相关企事业单位或地方基层单位工作或自主创业,在各自的行业和领域内扮演着螺丝钉的角色,为推动行业的发展持续贡献力量。

当问及师生在小麦所学习和工作期间给他们留下最深印象的是什么时候,很多人的回答是小麦所的故事。在小麦所,有学术大师的高瞻远瞩、艰苦创业的故事;有专家导师严谨治学、以身作则的故事;有科研团队协作攻关,求真求实的故事;有身边榜样扎根麦田,挥汗如雨的故事……这些故事让小麦所成为了一个有历史、有深度、有温度、有速度的地方。

对小麦所的师生而言,学习知识做学问是一个方面,但更能鞭策大家不断前进的是源自于这些故事构筑形成的精神动力,而这笔精神财富也正是“川农大精神”的真实缩影。在新时代背景下,小麦所将会继续将这些发生过和正在发生的故事讲下去,也会继续将这些故事升华,小麦所的毕业生也将在不同地域、不同行业实现 “川农大精神” 的不断诠释和传承。

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