“有两片玉米地,一片玉米地的植株高、穗子大,另一片植株相对较低,穗子中小,哪片玉米地的单产更高?”见到闫鹏帅的第一面,他就问了记者一个“很常识”的问题。
“哪个更高产?”从跨过楼道的玉米穗堆,到穿过陈列着各种各样玉米种子的廊道,再到走进烈日下的试验田,我试图为自己“胸有成竹”的答案找到更多的细节支撑。
小麦玉米两熟高效生产全国重点实验室,由河南农业大学牵头,中国农业大学、河南科技学院联合共建,是在河南农业大学原“省部共建小麦玉米作物学国家重点实验室”基础上对三校优势科研力量的优化整合。
实验室聚焦世界小麦玉米科技前沿及重大科学技术问题集中攻关,有力支撑小麦玉米两熟高效生产体系建设,为我国粮食安全和农业现代化提供坚实保障。
如此解释,你或许难以理解,但如果说电影院的部分球形爆米花就是该实验室研发的产品;他们研发的玉米良种为我国粮食产量实现“二十一连丰”贡献了科技力量,或许你会对实验室的印象更加直观。
研究生在农大实验室内工作
基因的秘密
“每棵玉米的生长发育、形态特征、生理特性等都受到多基因的协同调控,就像人的双眼皮,来自某个基因,我们把控制穗型、株高、品质等的优良等位基因聚合在一起,就有很大概率选育出一个新的玉米品种。”闫鹏帅说。
听起来简单,实际上是一个浩大而漫长的过程。
以中小穗玉米为例,首先,实验室要收集数百份种质资源,有高的、有低的,有大穗的、有中小穗的……然后,进行分类,通过生物技术找到中小穗由哪些基因控制,再然后,追踪隐藏在玉米基因里的独特“身份证”——分子标记。
“新一代育种人更偏重从基因水平、分子生物学水平去解析一棵玉米为什么长这样?更深层次探寻生物演进的规律。”闫鹏帅说,而上一代育种人则拥有更加丰富的田间经验,更加扎根泥土。
两代育种人也正通过“经验+技术”的传承接力,推动科研成果快速转化为广袤田野的丰收图景。
以玉米耐高温为例,老一代育种人发现,正午时分,温度到达顶点,花粉活力降低,不利于结实。新一代育种人通过开发分子标记进行性状改良,将散粉高峰时间从上午11点左右提前至上午9点~10点,从而确保了高温环境下玉米的增产增收。
“从老育种家在生产中发现问题,到年轻一代实验室解决问题,再反馈到生产中,解决的都是生产中亟待解决的难题。”闫鹏帅说。
这也是对2024年中央一号文件“推广科技小院模式,鼓励科研院所、高校专家服务农业农村”的实践呼应。
种子的力量
参天大树也曾是一粒沉默的种子。
1993年出生的闫鹏帅本科、硕士、博士均就读于河南农业大学,是学校自主培养的青年学者、小麦玉米两熟高效生产全国重点实验室的骨干成员。
本科期间,担任2012级农学班班长及校学生处助理,带领班级创下17人考研全部“上岸”。
2023年12月8日,闫鹏帅以第一作者身份在《Science》(影响因子56.9)发表的里程碑式研究——首次揭示NAC转录因子与金属转运蛋白协同调控铁元素转运的分子开关。该研究成果不仅填补了“作物铁营养转运理论”空白,更为解决全球超20亿人面临的“隐性饥饿问题”提供了革命性基因资源,并入选2024年度中国农业科学十大科技进展。
迄今为止,闫鹏帅已在《Science》等权威期刊参与发表论文10余篇,获授权国家发明专利1项,并入选第十届中国科协青年人才托举工程,系统性构建了玉米营养强化的分子设计育种技术体系。
深埋泥土的种子,终会拼尽全力破土而出。
闫鹏帅所在的玉米生物技术创新团队选育的玉米新品种MY73,自2020年审定以来,已连续3年荣膺国家主推品种,其中2023年和2024年均位居国内农作物推广面积第一单品,创造经济效益22亿元。
“中原熟、天下足”,河南用全国近6%的耕地,生产了近10%的粮食,总产量连续8年超1300亿斤,是全国粮食安全的“压舱石”。
实验室出品的良种也成为驻马店、许昌、周口、商丘等粮食主产区的最优选主推品种,成为保障大国粮仓增产丰产的“科技芯力量”。
闫鹏帅在玉米试验田内向研究生示范如何正确为玉米授粉
谁更高产?
回到开始的那个问题,究竟谁更高产?
长久以来,大穗玉米被认为是提高玉米单产“最正确的路”,但是“大个头”也有“大个头”的烦恼。
“如果玉米果穗比较大的话,一旦增加密度,就容易产生秃尖、长不满的情况。”闫鹏帅解释道,尤其在遇到高温、干旱、大风等极端天气时,容易出现倒伏、秃尖、花粒等现象,导致产量下降。
以实验室出品的明星品种MY73为例,MY73矮秆耐密早熟,根系发达抗倒伏能力强,种植密度可以从原来的每亩4500株,提高至5500株,亩产较传统品种增加300斤左右,并且籽粒色泽亮丽,蛋白质含量高。
对于种粮大户来说,除了稳定增产,还减少了玉米“间苗”的管理环节,株高从3米降至2.3米到2.5米,更便于施肥打药等田间管理的机械化操作。
种业界有一句俗语“得黄淮海者得天下”,MY73是经过黄淮海逆境气候筛选出来的“优选品种”。
“黄淮海”是指黄河、淮河、海河流域,这里有2亿多农业人口,耕地和人口各占全国五分之一,是全国的粮棉主产区。
黄淮海地区气候多变,地形条件复杂,暴雨高温等极端天气时有发生,也是检验玉米品种优良与否的“试金石”,“如果在黄淮海都能保持高产,那么在其他地区也会高产”。
“现在大家说起来黄淮海的矮秆中小穗耐密植品种,大多数出自我们实验室。”闫鹏帅说,中小穗密植颠覆了“玉米稀植、穗大、产量高”的传统认知,在玉米种植史上具有划时代的意义。
8月,大河之南,沃土之上,连片的玉米地接天连地风吹浪涌,生长的是粮食,也是希望。
本报记者 王战龙 陶然/文 周甬/图
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