張忠義(左一)、梁作勤(左二)在東阿縣考察小麥長勢。
□ 王 凱 劉觀浦 翟榮惠
1992年1月14日,北京中國農科院作物所鑒定會現場的會議桌上擺放著琥珀色的PH82-2-2小麥樣品,以及用這種小麥面粉烘烤的面包。
作為我國第一個高蛋白優質面包小麥品種的PH82-2-2此次鑒定會通過了專家鑒定,畝產量和品質均超過當時德國A9小麥。它標志著我國小麥品質育種水平跨入先進國家行列。PH82-2-2小麥選育成功,結束了我國優質面包粉依賴進口的歷史,每年將為國家節約巨額外匯。
就在此前幾個月,德國小麥品質育種專家霍恩海姆大學克林教授來北京、山東講學時說:“中國選育出自己的面包小麥,需要再花20至30年時間。”
取得這項重大科研成果的,是當時的山東農業大學冬小麥品質育種課題組副教授張忠義、梁作勤和講師田紀春。
一畝地多結200個“雞蛋”
1978年,剛剛畢業留校的田紀春,跟教過自己植物生理的張忠義老師搞起了育種。學校剛恢復開課,張忠義到我國著名小麥育種學家李振生先生所在的西北農業大學植物所,開展植物抗性研究,發現長穗偃麥草與普通小麥遠緣雜交的F3代“個子高,像野生的”,李振生鼓勵他“帶回去種種看!”
“當時,只是在帶學生作分析試驗時發現,這些種子的蛋白質、氨基酸含量特別高,誰也沒提過優質。”山東農業大學小麥品質育種研究室主任田紀春回憶起當時的場景,仍記憶猶新。國家科技大會剛剛召開不久,“科學的春天”到來了,這批的種子引起了他們的濃厚興趣。
“咱為什么不育育看,咱也搞育種,不能光給別人作試驗報告。”有過吃地瓜“不擋飽”,“每天肚子吃得滿滿的,可撐不到時候就餓了”經歷的張忠義老師,提出了自己的“想法”,他們開始了以蛋白質含量為目標的育種。而當時主流育種目光都盯在產量上,誰也不提蛋白質含量,植物生理也只考慮分析光合作用、碳固定量等指標。
1981年冬,農場氣溫降到零下19℃,絕大部分試驗材料受凍害而死,他們就用幸存的幾棵抗凍植株繼續研究。從1982年等年份株系中選出了一個,定名為PH82-2,并按預先設計的“分世代,有側重,前期簡單,中期嚴格,后期全面”的技術路線開展深入研究。最初選的品系,“蛋白質的含量是高,但產量不行,不抗倒伏”,雖然抗性、分蘗、成穗、落黃、抗干熱風等性狀都很好,也能正常成熟,但就是個子太高,麥稈株高達1米多,跟野草一樣,極容易倒伏。課題組使用鈷60輻射后,使這一性狀得到極大改善。
“搞育種的從種子種下去就是個盼,就充滿了希望,并不感到田間管理太辛苦。”回憶起那些時光,田紀春滿臉幸福。2年5代、2年3代,從溫室,到壩上草原、貴州等地加代。沒有科研經費,田間調查、管理就自己帶著干糧去；沒有食堂,就蹲在地頭吃、自己帶著飯到農民家里吃。每年從4月份開始到田間,5月1日—20日在農場雜交,在太陽下呆得時間長了,有10多年的時間,田紀春每年脖子上、肩膀上都要脫層皮。
隨著科研的開展,從開始時沒有地,到后來有了2分地、1畝地,到最高時的7畝地,田間工作量也成倍地增長。1982年測出高蛋白含量；1983年選出輻射系；1985年基本穩定；1986年,課題組從抗凍、抗病的300多個株系中,篩選出畝產400公斤、蛋白質含量15.2%的PH82-2-2新品系。
田紀春說,當時樸素的想法只是“讓咱國家的人在吃面粉時,不知不覺每斤面就等于多吃了兩個雞蛋”。普通小麥的蛋白質含量12%—13%,而新育出的種子蛋白質含量高達15%—17%,按畝產小麥400公斤計算,每畝地能多產12—16公斤純蛋白質,約200多個雞蛋,約相當于每斤多出一個雞蛋。后來得知,當時的提法并“不完全對”,因小麥中的蛋白質只相當于雞蛋的42%,“多說了一個”,以后再講就改成了1個。
榮獲國家發明二等獎
“國外育種已經是講究品質、講吃的好了,我們還在抓產量。”據田紀春介紹,上世紀80年代,糧食產量不足仍是困擾我國農業育種的首要課題。全國科學大會召開,才開始提出“不僅要吃飽,而且還要吃好”,為此,國務院提出了要發展“兩高一優”農業,為品質育種提供了廣闊的舞臺。
1984年夏,全國農產品品質會在南京召開,課題組認為自己育出的小麥蛋白質含量高,“讓專家們嘗嘗”,就特意用新收下來的麥子磨成面粉,背到會上,交給廚師做成饅頭。沒想到,廚師仍按普通面粉處理,“醒”(發酵)的時間太短,做出來的饅頭竟然成了又黑又硬的死面疙瘩!“原來高蛋白小麥就這個樣兒?!”有不少人發出疑問。為此,還落了個“山東的面不發”的名聲。
“別管別人怎么說,你的品種是最好的,搞品質育種是方向。”當時在場的中國農科院王光瑞研究員專門找到張忠義鼓勵他,并愿意提供當時山農大老師連見都沒見過的測定儀器。
“這個品種可能是加工面包最好的品種,應該做一下全面品質分析。”河北農業大學作物種質研究中心的李宗智教授和中國農業大學的劉光田教授,也紛紛鼓勵。后來,李宗智教授還專程帶病前來參加了品種鑒定會。
測定!從南京開會回來,課題組開始對新品種進行生化分析。由于當時國內搞品質測定的人很少,很多儀器設備都沒有,只能用最原始的方法展開:面筋含量怎么測?不知道,就先用手洗出面筋來,再稱量計算；測蛋白質含量,連最普通的消化裝置也沒有,田紀春就自己設計連續加液裝置,由于整天在高溫下跟濃硫酸、鹽酸和雙氧水等腐蝕劑打交道,衣褲上燒的破洞經常可見,手臂的腐蝕白斑一片連一片。最終,課題組僅用水浴鍋、燒杯和計時器等簡單器具,就建立了我國首個面粉質量評價系統:P值(Pelshenke值:小麥粗粉發酵時間)小于30分鐘的面團品質差,60—80分鐘的面團可以加工較好的饅頭和面條,大于80分鐘的面團才可以加工優質面包。由此,奠定了我國小麥面粉“優質專用”的評價基礎。
從此,從麥種到面包和饅頭的全過程研究——育種、栽培、成分分析、加工,對每種市場和商業需要的加工品質都進行了監測,并再將這些結果反饋到育種中。
1989年東阿縣農業局長聽說后,來山農大要回種子,一下種了7000畝,不僅當年平均產量比其它品種高15%左右,而且價格也平均比普通小麥高出0.4元/公斤,經濟效益和社會效益都很明顯。由于全國市場上沒有做面包粉的麥子,我國的優質面包類企業,都只能從國外買麥子,而當時進口的“金龜粉”價格竟高達24元/公斤。PH82-2-2,一炮打響。
“PH82-2-2小麥產量與品質兼顧,在協調高產與優質的矛盾方面是一個突破,中國終于有了自己的面包小麥。”田紀春說,品質生理生化的研究,大大促進了高蛋白面包小麥的選育進程。1992年1月14日,在北京中國農業科學院小麥品種鑒定會現場,新當選的中國科學院學部委員、76歲的莊巧生研究員興奮地宣布:PH82-2-2以畝產量400公斤、蛋白質含量16.7%、籽粒容重810—830克/升、沉淀值54.5毫升、濕面筋45%、面包體積827—880立方厘米等各項指標均超過國際規定的優質面包小麥的標準,成為我國第一個高蛋白優質面包小麥品種,這標志著我國小麥品質育種水平跨入先進國家行列。
消息發布的第二天,很多世界小麥出口國紛紛詢問我國今后進口小麥的情況,俄羅斯還通過代理商積極要求購買這一優質小麥品種。
1993年,PH82-2-2小麥獲國家發明二等獎,成為本年度農業成果類最高獎(一等獎空缺),農業部將這一品種列為“八五”豐收計劃推廣品種。這時的東阿縣,已經成方連片種植達10萬畝以上,年產優質小麥近4000萬公斤,農民增加收入1000多萬元,開創了我國產業化種植優質小麥的先河。
讓小麥既優質又高產
高蛋白優質面包小麥品種PH82-2-2的選育成功,標志著我國小麥育種進入了新的階段,也為我國育種事業開辟了一個新的方向——品質育種。
“吃飯問題壓力大,‘優質’就不穩定。”回顧近30年來的小麥品質育種經歷的“三次高潮”,田紀春充滿感慨。多年來,我國要用占世界7%的耕地養活占世界22%的人口,吃飽仍是中國糧食生產的首要問題,我國真正重視小麥品質改良工作起始于上世紀70年代末、80年代初,隨后由于國內糧食供求的不穩定性,小麥品質改良也隨著產量的變化,起起伏伏、走走停停、波浪式前進:糧食產量上來了,“吃好”的聲音會強些,一旦出現糧食緊張,品質宣傳聲音就低下去了。
田紀春認為,優質專用小麥生產僅由專家呼吁和政府號召不行,而必須靠市場需求啟動、經濟效益推動、經濟發展決定。上世紀90年代,隨著面粉增白劑——“過氧化苯甲酰”的廣泛使用,其危害很快表現出來。1997年,田紀春前瞻性地提出“高白度小麥育種”課題,宣稱“靠小麥面粉的‘自然白’讓增白劑下課”,并選育出了一批高自然白度的小麥新品種。“當時沒有引起足夠重視,10年后事實還是驗證了我的判斷。”田紀春說。
本世紀初,針對國內外10多年來小麥單產徘徊不前的局面,田紀春又提出了以高產優質兼顧為目標的“超級小麥育種”課題,共育出了54個國家和省審定小麥新品種。其中,濟麥19、泰山9818、淄麥12、煙農19、山農22等20個小麥新品種都達到了畝產700公斤的超級小麥育種目標。
同時,針對我國小麥的需求及生產上存在的問題,田紀春提出現階段我國小麥品質改良的重點:改良面筋強度——培育強筋和弱筋小麥品種,改良面粉和食品色素——培育高白度饅頭小麥新品種,改良淀粉特性——培育優質面條小麥新品種,改良必需氨基酸、礦質元素和微量活性物質含量——培育功能性小麥新品種,尋求與研究開發相應的新型食物資源。
田紀春認為,我國是世界小麥產銷大國,小麥生產面積、總產量和進口量都位居世界第一,在保證國內小麥的生產和供應前提下,充分利用小麥產銷大國的地位,以品質改良促進世界小麥生產意義重大。
