粮食安全是实现经济发展、社会稳定、国家安全的重要基础。山东作为农业大省,粮食连年丰产,坚定扛牢大省责任,维护国家粮食安全。2020年,山东粮食总产量达到1089.4亿斤,连续七年稳定在1000亿斤以上。

种子是农业的“芯片”,种源安全连接着粮食安全。近年来,山东不断寻求新突破,由农业大省向农业强省、种业强省转化。齐鲁晚报·齐鲁壹点记者探访山东省农业科学院小麦试验基地、育种专家,了解山东优质小麦种子的研发过程,揭秘山东粮食持续稳产增产背后的育种科技。

小麦单产70年前50公斤如今达到435公斤

“山东作为黄淮小麦主产区的六大省份之一,小麦播种面积常年稳定在6000多万亩,单产、总产量均居全国前列。”1月26日,山东省农业科学院小麦诱变育种创新团队研究员李新华介绍,山东育成小麦品种的数量和质量一直保持在全国领先水平。

山东育成的小麦品种“济麦22”“济麦44”“济麦229”和“鲁原502”等多个品种累计推广面积超6亿亩。其中,仅“济麦22”累计推广就达3亿亩,连续9年为全国第一大品种,是全国累计推广面积最大的小麦品种。“鲁原502”累计推广超1亿亩,成为2019年我国三大主推小麦品种之一。“济麦44”实打亩产766.62公斤,创全国超强筋小麦单产纪录。另外,“济麦22”和“鲁原502”还先后为我省夺得了两项国家科技进步奖二等奖。

据介绍,近年来,山东相继攻克了小麦抗条锈病基因克隆等一系列重大关键育种技术。截至目前,已经累计收集保存农业种质资源45000余份,培育国审农作物新品种305个、省审1844个,主要农作物良种覆盖率达到98%,良种对粮食增长的贡献率达到47%。其中,“十三五”期间,审定粮食作物品种399个。

“随着小麦育种水平的不断提高,山东小麦单产和总产量逐年增高,单产已经从新中国成立初期的不足50公斤发展到了现在的435公斤,远高于全国平均的380公斤。”李新华介绍。

上百万育种材料中才选出一个优异单株

一个小麦品种的培育到底有多难?李新华表示,仅从时间上来看,一个新品种的培育就需要长达10年。

“目前,小麦品种的培育通常以常规杂交育种技术为主,结合其他育种技术培育新品种,即通过将两个不同类型的育种亲本材料组配杂交组合,在不断分离和纯合的自交后代中选择优异单株、培育新品种。”李新华表示,“到第6-7世代,小麦个体单株基本达到纯合状态,这时候,就可以从这一世代中选出需要的品系”。他还表示,“每个新品种的选育都是种植在不同的生态环境下进行选择,自上百万育种材料个体中选择一个优异单株,最终才能培育出能够适应不同生态环境条件的优良品种”。

在济南章丘就有这样一块试验基地,用于小麦新品种的培育。基地中的小麦试验田呈规则的长方形,被有序地分割成N个小区。每一个长方形的小块前都竖着一个带有不同标号的白色小牌,用以区分各个小区的小麦品种。据李新华介绍,这片试验田共计200余亩,以2厘地为一个小区,培育着上万份小麦品系。

“每一块小区的小麦品种都有所不同,我们通过比较试验,对比小麦的株高、成熟期、抗倒伏能力、抗病能力、亩穗数等多个选择指标,择优入选。”李新华称,选出新品种之后,并不意味着育种结束,还需要进行生产试验。

据介绍,经过多年的试验,待小麦品系达到产量要求后,专家们就会选出4-5个最优品系,参加国家品种审定委员组织的全国小麦区域试验,只有达到国家审定标准,才能进行品种审定,随后才会进入市场,进行大面积推广。

寒风凛冽的冬日,一块块试验田中,小麦的嫩苗已经冒出地面好几厘米,孕育着新的生机。看着扛过了低温寒潮的小麦,李新华一脸欣慰,到今年夏天,这里又将是一片金色的麦浪。

培育突破性新品种提高自主造血能力

种子是农业的“芯片”,是农业的源头。只有打造好农业“芯片”,才能牢牢把饭碗端在中国人自己手里。

2020年,我国人均粮食占有量达到478公斤,远高于400公斤的世界平均水平。水稻、小麦、玉米等谷物自给率超过95%,其中,稻谷、小麦等口粮产需有余,完全能自给。

然而,不能忽视的是,我国种业自主创新与发达国家仍有较大差距。存在种业基础研究的总体水平较低；育成的品种多,但较大面积种植的品种少；研发机构分散,实力偏弱；种业企业规模化程度低,市场竞争力弱等问题。

2020年,中央经济工作会议把种子和耕地问题列为经济工作八大重点之一；中央农村工作会议提出要开展种源“卡脖子”技术攻关,要坚决打好种业“翻身仗”。

“当前我国育种正在逐步从‘经验育种’向‘精准育种’过渡。”山东省农科院作物所研究员刘建军表示,今后,在小麦新品种培育方面,要不断提高新品种的产量,改良新品种的品质,增强新品种的抗病性和抗逆性。

在刘建军看来,突破性新品种的培育取决于突破性种质资源或基因的发掘、创新、利用和突破性或新技术、方法的应用。通过发掘、创造优异的种质资源和基因资源,加强育种基础理论研究和前沿技术研究与应用,建立现代精准育种技术体系,提高育种效率。

与此同时,不断开启创新合作模式。由科学院技术入股,公司出资,共同成立专业小麦服务公司,联合省内优势单位,吸纳社会资本,自主造血、良性循环,进而打造由政府指导、科企合作的创新合作新模式。将资源优势有效转化为产业优势,在新品种培育、推广、产业化发展上持续发力,助力山东种业由大变强。