南方洪涝的余波未散,北方旱灾的痕迹犹在,林荞站在清溪村农业科技示范园的试验田里,望着眼前不同品种的作物长势,眉头微微蹙起。
试验田里,一边是抗倒优3号水稻,茎秆粗壮,根系发达,能扛住12级台风,却在模拟干旱的环境里蔫了大半,叶片卷成了细条,稻穗也迟迟不见灌浆;另一边是旱优2号小麦,耐旱性极强,在缺水的地块里依旧挺拔,可一场模拟的短时暴雨过后,不少植株就倒伏在地,根系浅的弱点暴露无遗。更让人揪心的是,旁边几块试验田的作物,刚熬过旱涝交替的考验,又遭遇了蚜虫和稻瘟病的侵袭,叶片上布满了病斑,减产严重。
“单一抗逆品种,终究扛不住复杂多变的灾害啊。”林荞轻轻抚摸着一株倒伏的旱优2号小麦,语气里满是感慨。
过去几年,团队培育的抗倒优3号解决了南方洪涝区的倒伏难题,旱优2号撑起了北方旱区的粮食产量,可现实的灾害远比实验室里的模拟要复杂——南方的洪涝过后,往往伴随着高温干旱,还容易滋生病虫害;北方的旱灾间隙,偶尔的暴雨会让耐旱品种因根系浅而倒伏。这些单一抗逆品种,在“旱涝交替+病虫害频发”的复合型灾害面前,显得有些力不从心。
“我们需要的不是‘偏科生’,而是‘全能选手’。”林荞在团队会议上,将抗倒优3号和旱优2号的试验数据投影在屏幕上,“目标很明确——培育同时具备抗倒伏、抗旱、抗病虫害特性的多抗型小麦和水稻品种。让它们既能扛住台风暴雨,又能熬过高温干旱,还能抵御病虫害侵袭,真正做到‘灾来不惧’。”
会议室里,团队成员们纷纷点头。江浩作为育种团队的核心,早已在心里盘算了许久:“单一抗逆品种的基因相对单一,要培育多抗型品种,最稳妥的办法就是多基因聚合技术——从现有抗逆品种里筛选出优势基因,通过杂交育种,把抗倒伏、抗旱、抗病虫害的基因叠加到同一个品种上,实现性状的聚合。”
这个想法,和林荞不谋而合。
多基因聚合育种,说起来简单,做起来却难如登天。它不是简单的1+1=2,而是要让不同的优势基因在后代植株里稳定表达,还要避免基因之间的相互抑制。打个比方,抗倒伏基因要求茎秆粗壮,可过于粗壮的茎秆可能会消耗过多养分,影响抗旱性;抗旱基因要求根系发达,可过于发达的根系又可能导致植株重心下移,增加倒伏风险。如何平衡这些性状,是育种过程中最大的难题。
江浩带着育种团队,一头扎进了实验室和试验田。第一步,是筛选优势基因供体。他们从抗倒优3号里筛选出抗倒伏基因(Sd1),这个基因能让作物茎秆细胞壁增厚,纤维韧性增强;从旱优2号里筛选出抗旱基因(Dreb1A),这个基因能激活作物在干旱环境下的保水机制,促进根系向深层土壤延伸;又从团队之前培育的抗病虫害品种里,筛选出抗稻瘟病基因(Pi-ta)和抗蚜虫基因(Bph14)。这四个基因,就是培育多抗型品种的核心“武器”。
第二步,是杂交育种。江浩团队采用“逐步杂交”的策略——先将抗倒优3号和旱优2号杂交,培育出兼具抗倒伏和抗旱特性的F1代植株;再将F1代植株与抗病虫害品种杂交,得到同时携带四种优势基因的F2代种子。
杂交的过程繁琐而漫长。在实验室里,江浩和技术员们要小心翼翼地剥开稻穗或麦穗的颖壳,用镊子夹掉雄蕊,再将父本的花粉小心翼翼地涂抹在母本的柱头上,整个过程要在无菌环境下进行,稍有不慎就会导致杂交失败。
“每一株杂交植株,都像是我们的孩子。”江浩看着培养皿里萌发的F2代种子,眼里满是期待,“它们能不能继承父母的全部优点,就看接下来的筛选了。”
第三步,也是最关键的一步——田间筛选与性状鉴定。
F2代种子被播种到示范园的试验田里,这里被划分成了多个“灾害模拟区”:有的区域模拟“洪涝+干旱”的交替环境,先淹水三天,再停水一个月;有的区域模拟“台风+病虫害”的复合灾害,用风机制造10级大风,再人工投放蚜虫和稻瘟病病菌;还有的区域是自然环境,用来观察品种的适应性。
筛选的过程,像是一场严苛的考试。每天天不亮,江浩就带着团队成员钻进试验田,记录每一株植株的长势:茎秆粗细、根系深度、叶片状态、病虫害感染程度、结实率……每一个数据都要精准记录,然后输入电脑进行分析。
最初的F2代植株,有上万株,可大部分都没能通过“考试”——有的抗倒伏能力强,却抗旱性差,停水一周就蔫了;有的抗旱性不错,却容易感染病虫害;还有的各项性状都一般,没有突出的优势。
“淘汰!”“淘汰!”……试验田里,江浩拿着记录本,一次次划掉不合格的植株编号。团队成员们看着被拔掉的植株,心里满是惋惜,却也知道,只有经过这样的层层筛选,才能培育出真正的多抗型品种。