野生大豆原生境”系列报道
“野生大豆原生境”系列报道之一
它,或为培育“超级豆”注入最强“因”
编者按
今年全国两会期间,习近平总书记指出,加强种质资源收集、保护和开发利用,加快生物育种产业化步伐。如果说种子是农业的“芯片”,种质资源则是种业“芯片”的关键核心元件,是种业创新的源头。
我国是大豆发源地,具有两千年的栽培历史。大豆种质资源丰富,其中东北大豆传播至亚洲、欧洲和美洲各地,影响巨大。野生大豆具有高产、优质、多抗等优异基因资源,在新种质创制上蕴含着巨大潜力。我省有7处珍贵的野生大豆原生境保护点,分布在不同类型土壤环境中。在“大力实施大豆和油料产能提升工程”的当下,如何保护好、利用好这些宝贵的资源,尤为重要。今日起,本报推出“野生大豆原生境”系列报道,探秘我省野生大豆保护和利用现状。
这几天,哈尔滨喆凯农作物种植专业合作社负责人韩明凯和合作社社员们,正忙着春耕,“种、药、肥都备齐了,可我那片地有点洼,等干一干就开种!”他说:“今年我们还种大豆,还是选的‘中龙小粒豆1号’。”
“中龙小粒豆1号”他们已经种了两年。
抗病、高产、高蛋白……说起从省农业科学院带回来的这个品种,韩明凯和他的社员们就忍不住一个劲儿夸,“产量高,亩产平均400多斤;品质好,每斤售价都能比市场价格高1毛钱……”
这个品种为什么这么好?省农业科学院副院长来永才告诉记者,“小粒豆”的优良性状都是从我省独有的寒地野生大豆中的优异基因提取而来。
寒地野生大豆被农业专家们尊为大豆的“老祖宗”,它有个大家都熟悉的小名“拉拉秧”。“拉拉秧”不能吃不能用,地位却显赫,奥秘就是它的基因。
“你看大豆都是直立的吧?可‘拉拉秧’长得就像野生杂草,以前在田边、河岸、沟旁长得很多,一般喜欢缠绕在伴生植物上,还有的就在地面上爬着长。”东北农业大学水利与土木工程学院李衡做了多年的寒地野生大豆原生境保护工作,对“拉拉秧”性状颇为熟悉,“寒地野生大豆具有抗病耐薄、抗旱耐寒等优良基因。”
“这些基因往往是现代栽培种里所没有的,科学家通过杂交、基因聚合等先进科学手段将其中抗病、抗虫、抗寒耐旱等优良特性转移到农作物中,从而提高大豆产量和品质,增加农民收入。”来永才介绍,“长期以来,寒地野生大豆资源也一直是中科院、高校及科研单位开展大豆起源、遗传驯化等分子生物学研究的重要对象。目前省农科院寒地野生大豆利用研究团队集成创新了‘野生父本、严选母本’‘分批去雄、集中授粉’‘遗传分析、分子辅助’等5项核心种间杂交育种技术,累计配制3581个种间杂交组合。”
此话怎讲?说白了就是让野生大豆当“爹”,栽培大豆当“娘”,通过杂交,将优异性状转移到后代中,让后代携带野生大豆的优异性状,如高蛋白、抗病等。
来永才说,经十余年的定向选择,我们获得多花荚、高蛋白、高异黄酮等新种质107份。
这些种质被育种家广泛利用于选育早熟、优质和抗逆特征的大豆新品种,实现了寒地野生大豆资源优异性状转移和高效利用。其中利用野生大豆资源ZYD355创制的双高新种质“龙品8807”蛋脂总量高达66.16%,蛋白质含量48.29%,被农业部评为1级优异种质。
利用这些种质,该团队先后选育了中龙豆1号、中龙豆105等大豆新品种26个,特别是中龙小粒豆1号、中龙黑大豆1号等小粒、鲜食特用品种满足了市场对优质加工型、营养食用型、功能保健型大豆品种的需求,价格高、效益好,让农民尝到了甜头。
该品种除了得到种植大户的认可,也被深加工企业所青睐。黑河市好食育健康产业有限责任公司主要开发大豆发酵产品,该公司所开发的5大类60余款药食同源产品的核心原料就是“中龙小粒豆1号”。
该公司副总经理许庆瑞介绍:“我们项目属于我省科技成果转化重要项目,对豆子要求特别高。”为此公司在全国各地筛选优质大豆,最终选定了该品种。
“发酵过程中,其具有体表面积大、44%以上的蛋白质含量、生物活性物质多等优异特性,是非常好的专用品种。”许庆瑞说。
寒地野生大豆是否会孕育出高产的“超级豆”?
“它们为‘超级豆’选育提供创造特异种质的可能!”来永才表示:“我们有望利用野生大豆抗病、耐逆、生育期广适性、多花荚、多节多枝、高品质等优异基因,培育出生育期适应性广、抗性强、耐密、耐贫瘠、产量高、功能型的中国常规超级大豆。”
“野生大豆原生境”系列报道之二
探访“捞豆秧”
从哈尔滨市出发,沿着松花江一路向东,进入巴彦县富江乡,有个叫洼子张的小屯。屯边一条小河,有个好听的名字——南五岳。南五岳南岸有一片湿地,被铁丝网围着。
屯里的人们,都在忙着春耕。与他们的火热相比,这里就愈发的沉静,只有那些灌木、野草在恣意生长。
“你们来得还是有点早,‘捞豆秧’才刚出几片叶子。”巴彦县农业环保站工作人员王喜斌介绍,因为野生大豆一般长在湿地、沟边等低洼易涝的地方,他们又习惯叫它“捞豆秧”。
这里就是巴彦县野生大豆原生境保护点,自2005年开始保护以来,一直在竭力维持野生原貌。
“现在这里每平方米有两三株‘捞豆秧’,株高一般在150厘米~315厘米。”去年的野生大豆缠绕在灌木上已经干枯,能清晰地看到炸开的豆荚。
在我省,这样的野生大豆原生境保护点有7处:从最北部塔河县到中部望奎县,再到东南部海林市,不同气候环境不同生存土壤,野生大豆顽强地生长着。
而另一方面,从研究大豆育种的科学家到各地维护保护区的农技工作者,也一直在与时间赛跑,抢救性地保护这些珍贵的资源。
保护:因地制宜综合施策
野生大豆一直以来“习惯”在鱼塘、树丛、草甸、芦苇之间的荒地上“居住”,喜欢地势低平且原始植被繁茂的小环境。这些地方虽远离城市,但毗邻乡村,为将人为干扰降至最低,保护点都依据实际制定了相应管护措施,用围栏和制度为寒地野生大豆打造“安全屋”。
庆安县农业技术推广中心环保站站长黄英在跟记者连线时,正在该县野生大豆原生境保护点内忙碌。视频中记者看到一片盎然的新绿,她告诉记者:“这些其实都是荒草,因为今年气温低,野生大豆刚露出叶片,20多号才会生长明显,但随着温度升高,它会长得飞快,一般7月份开花,8月份结荚。”
聊天过程中,记者注意到保护点内植被以小灌木、野草、蒿类为主,在这处“植物天堂”中,人迹罕至。黄英介绍:“保护点所在乡将野生大豆保护纳入了乡规民约,外来人员参观必须经上级相关领导批准,并详细登记签字后,方可进入。该县每年都会在野生大豆生长旺盛期和成熟期进行监测,了解它们的密度、伴生植物的种类、数量、高度等。”
巴彦县在《加强野生大豆原生境保护点建设的规定》中明确,野生大豆保护点范围和植被要维持现状不得变更,对进入保护点车辆、人员进行限制,同时严格禁止农民进入保护点开荒、取土、放牧、割草等破坏行为,绝对不允许破坏保护点设立的围栏、瞭望塔等保护设施。同时,他们还在保护点设立专门看护房,有专人进行全天看护。
海林市则严格资金管理,对保护点资金实行统一计划、统一管理,做到专款专用,坚决杜绝挪用现象发生。
此外,各保护点所在市县还成立了专门领导小组,由市县相关主要领导任组长,为保护点提供了保障机制。
现状:不再“渐危”仍需监护
自2004年保护点建设伊始,18年来我省对其持续性关注和投入,使寒地野生大豆资源得到了抢救性的保护和延续。
延寿县保护点内每平方米有3~4株野生大豆,株高在90厘米~285 厘米,单株荚数5~30个,百粒重0.5~0.8克;庆安县野生大豆密度比保护前每公顷增加了3000株、目标物种丰富度增加了0.21%……保护点内野生大豆所占据的面积不断扩大,种群密度提高,种群规模增大。
据定点调查,多数保护点内每平方米有5~6株野生大豆,株高在 90厘米~285厘米,单株荚数50~300个,百粒重0.5~13.0克。野生大豆的伴生种柳条、蒿草也受到保护,杜绝了人为破坏,保护点内的生物多样性显著提升。
巴彦县农业技术推广中心工作人员告诉记者:“保护点的设置以及持续不断的宣传和培训,提高了农民保护野生植物的意识。保护点建立以来,无一起破坏资源案件。”
保护点内的农民们不再将“捞豆秧”视为杂草,不但改掉了过去开荒种田、取土建房、放牧践踏、割草喂畜等破坏行为,还积极主动自觉地参与到保护活动中。
除了这些地方力量,一些科研院所也一直在行动。省农业科学院于1982年率先建设了寒地作物种质资源库,目前离体保存4000余份寒地野生大豆种质资源,有效避免了种质资源的灭绝。
未来:开发利用任重道远
省农业科学院王连铮、姚振纯、来永才等诸多专家,自1979年以来就在“接力式”持续开展寒地野生大豆资源的考察、收集、评价和利用研究,先后收集了1350余份寒地野生大豆资源录入国家种质资源库,占国家入库资源的1/4。奠定了我国寒地野生大豆资源的遗传多样性保护与研究的基础,培养了一批一直默默坚守的资源保护研究队伍。
“我省不同地域的寒地野生大豆表现出来的性状是不同的,北部地区抗寒性能比较突出,南部地区抗逆性比较突出。”来永才介绍,“对于育种人来说,种质资源中蕴含着丰富的遗传多样性,需要通过表型和基因型研究,挖掘出可利用的优异基因。”
东北农业大学水利与土木工程学院李衡,从事多年保护点维护工作,他表示,野生大豆原生境保护对于我省其他珍稀濒危物种的种质资源保护具有借鉴和指导意义,在保护中不仅要结合物种习性创造其适宜的生境,还要结合科研院所,全方位的开发利用种质资源,并从宣传教育的角度提高农民对生态环境的保护意识,这对于推进我省生态文明建设,实现可持续发展具有深远意义。
来永才建议,除建立原生境保护点外,我省还需建立异地保存与原生境保护相结合的种质资源安全保护技术体系、系统开展寒地野生大豆资源精准评价与利用研究,对于破解大豆育种的种源技术“卡脖子”问题具有重要的战略意义。
“野生大豆原生境”系列报道之三
保护点外寻“豆”踪
□黑龙江日报 全媒体记者 周静 李天池
15日,本报记者与省农科院耕作栽培研究所大豆室组成“寻豆小分队”,开启保护点之外寻找野生大豆之旅。
地处高寒地区,横跨10个纬度,野生大豆资源丰富……这使我省成为全国野生大豆类型最为丰富的省份。因此这趟寻“豆”之旅显得意义非凡,又因结果的不确定性,使记者颇为忐忑。
寻:保护点外还有原生境
从哈尔滨市出发,沿着滨水大道走到呼兰区杨林乡附近,研究员毕影东突然将车停在路边:“不出意外,这里应该有野生大豆。”
刚下公路,毕影东他们就在前面兴奋地喊:“找到了!有很多。”走近细看,野生大豆缠绕着藤条,盘旋而上。“看它多会选地儿。斜坡、潮湿、伴生植物丰富,非常适宜生长。”在省农科院副院长来永才眼中,野生大豆“灵性”十足,“自带”野外生存智慧。
来永才进一步解释道:“当年种子在次年只部分发芽,另一部分在土壤中处于休眠状态,芽率却不丧失。此后3至4年他们会陆续萌发,即使后两年气候不好遭遇了灭顶之灾,它们也不会灭绝,这就保证了物种的延续。”
野生环境下自我调节能力如何产生、自我保护机制如何形成、体内哪种酶进行调控、按何种规律被“唤醒”……对科研人员来讲,这些“为什么”,正是野生大豆魔力和魅力所在。
来永才说:“划定的保护点,只是其具有代表性,类型比较丰富。保护点之外,还有一些野生大豆原生境。”
难:研发之路道阻且长
毕影东说:“我们每年9月末、10月初都会兵分多路,到全省布网采集野生大豆信息。”长期的野外采集研究,让他们练就了“火眼”与直觉,也因此,才得以寻“豆”成功。
较之栽培大豆,野生大豆适应性强、耐逆、高蛋白等优异性状特别明显。“野生大豆蛋白含量非常高,牛羊特别爱吃。如果将这些优异性状转移到栽培大豆中,那我们就有了自己的‘超级豆’。”毕影东说。
知易行难。研发之难,只有科研人员才真正懂得。
就野生大豆本身而言,优异性状与不利性状有着很深的“羁绊”。举例来讲,野生大豆“炸荚”,豆子四散有利于“后代”繁衍,但对于现实收获却非常不利,而蛋白含量高则有益于现实。“研究中,我们发现两者性状是连锁的,打破这种连锁非常困难。”粒小、皮黑……诸多不利性状实际很难剔除。
另外,野生大豆与栽培大豆杂交选择过程需经年累月。毕影东告诉记者,野生大豆与栽培大豆杂交产生的往往只是中间材料,虽具有某种优异特性,但综合性状不见得多好,需继续用中间材料与栽培大豆杂交,如此一轮轮下来,需要几代人的心血。
“研究需要愚公精神,一代代传承下去,持之以恒,才会有收获。”来永才意味深长地说。
盼:如何保护需要细化标准
记者了解到,在我省7处野生大豆原生境保护点中,有的地方野生大豆生活得很“舒适”,有的地方却不尽如人意。
在采访中记者也听到一些不同的声音。有人说原生境就应该以“原”字为重,就要遵循适者生存的原则,任其自生自灭。即使野生大豆渐渐被吞蚀得没有生存空间,也不能人为干预。还有人说要尽量保持“纯天然”,但也要适当采取有效措施,帮野生大豆“夺回”地盘,助其成为保护点内绝对优势物种。
但有一点大家的意见是一致的,那就是保护野生大豆原生境不能“一圈了之”,更不能越保护越少。如何对“症”下药,以精准跑赢时间,确保资源不丧失,是当下最重要的问题。
“目前我们在省农科院民主园区开展野生大豆资源异地保存,这是一种抢救性措施,能有效保护野生大豆的遗传资源。”毕影东说,“相对于原生境保护,长期异地保存容易造成一些优异性状的退化。所以做好原生境保护至关重要,当然这也需要每个原生境保护点都能够实施标准化、规范化保护措施。”
据了解,农业农村部曾制定“农业野生植物原生境保护点建设技术规范”,但对于野生大豆原生境保护,我省尚没有专门的管理规范。
记者手记
不妨来个“照方抓药”
寒地野生大豆既体现了生物多样性,又可为研发“超级豆”提供最北特色大豆基因。在我省着力发展生物经济的大背景下,保护好、利用好这些珍稀种质资源显得尤为重要。
保护是基石,利用是核心。野生大豆原生境保护点给大豆育种工作提供了基因库,更为我省乃至全国大豆种业可持续发展提供了宝贵生物基础。我们应对省内寒地野生大豆进行系统调研,要摸清家底,明确其分布范围、生境特点等,并建立数据库,时时做到心中有数;我们还要整合优势科研力量,建设一支扎根龙江、坚守寒地野生大豆种质资源研究的科研队伍,推进大豆种质创新、新品种选育和产业发展。
日前,我省建立了黑土地保护利用工作联席会议制度,各部门有分有合,守土有责、守土尽责。我们不妨来个“照方抓药”,多部门联合发力,握指成拳,让寒地野生大豆资源得到更好保护的前提下,不断为龙江大豆振兴计划作出新的贡献。