张忠义(左一)、梁作勤(左二)在东阿县考察小麦长势。
□ 王 凯 刘观浦 翟荣惠
1992年1月14日,北京中国农科院作物所鉴定会现场的会议桌上摆放着琥珀色的PH82-2-2小麦样品,以及用这种小麦面粉烘烤的面包。
作为我国第一个高蛋白优质面包小麦品种的PH82-2-2此次鉴定会通过了专家鉴定,亩产量和品质均超过当时德国A9小麦。它标志着我国小麦品质育种水平跨入先进国家行列。PH82-2-2小麦选育成功,结束了我国优质面包粉依赖进口的历史,每年将为国家节约巨额外汇。
就在此前几个月,德国小麦品质育种专家霍恩海姆大学克林教授来北京、山东讲学时说:“中国选育出自己的面包小麦,需要再花20至30年时间。”
取得这项重大科研成果的,是当时的山东农业大学冬小麦品质育种课题组副教授张忠义、梁作勤和讲师田纪春。
一亩地多结200个“鸡蛋”
1978年,刚刚毕业留校的田纪春,跟教过自己植物生理的张忠义老师搞起了育种。学校刚恢复开课,张忠义到我国著名小麦育种学家李振生先生所在的西北农业大学植物所,开展植物抗性研究,发现长穗偃麦草与普通小麦远缘杂交的F3代“个子高,像野生的”,李振生鼓励他“带回去种种看!”
“当时,只是在带学生作分析试验时发现,这些种子的蛋白质、氨基酸含量特别高,谁也没提过优质。”山东农业大学小麦品质育种研究室主任田纪春回忆起当时的场景,仍记忆犹新。国家科技大会刚刚召开不久,“科学的春天”到来了,这批的种子引起了他们的浓厚兴趣。
“咱为什么不育育看,咱也搞育种,不能光给别人作试验报告。”有过吃地瓜“不挡饱”,“每天肚子吃得满满的,可撑不到时候就饿了”经历的张忠义老师,提出了自己的“想法”,他们开始了以蛋白质含量为目标的育种。而当时主流育种目光都盯在产量上,谁也不提蛋白质含量,植物生理也只考虑分析光合作用、碳固定量等指标。
1981年冬,农场气温降到零下19℃,绝大部分试验材料受冻害而死,他们就用幸存的几棵抗冻植株继续研究。从1982年等年份株系中选出了一个,定名为PH82-2,并按预先设计的“分世代,有侧重,前期简单,中期严格,后期全面”的技术路线开展深入研究。最初选的品系,“蛋白质的含量是高,但产量不行,不抗倒伏”,虽然抗性、分蘖、成穗、落黄、抗干热风等性状都很好,也能正常成熟,但就是个子太高,麦秆株高达1米多,跟野草一样,极容易倒伏。课题组使用钴60辐射后,使这一性状得到极大改善。
“搞育种的从种子种下去就是个盼,就充满了希望,并不感到田间管理太辛苦。”回忆起那些时光,田纪春满脸幸福。2年5代、2年3代,从温室,到坝上草原、贵州等地加代。没有科研经费,田间调查、管理就自己带着干粮去；没有食堂,就蹲在地头吃、自己带着饭到农民家里吃。每年从4月份开始到田间,5月1日—20日在农场杂交,在太阳下呆得时间长了,有10多年的时间,田纪春每年脖子上、肩膀上都要脱层皮。
随着科研的开展,从开始时没有地,到后来有了2分地、1亩地,到最高时的7亩地,田间工作量也成倍地增长。1982年测出高蛋白含量；1983年选出辐射系；1985年基本稳定；1986年,课题组从抗冻、抗病的300多个株系中,筛选出亩产400公斤、蛋白质含量15.2%的PH82-2-2新品系。
田纪春说,当时朴素的想法只是“让咱国家的人在吃面粉时,不知不觉每斤面就等于多吃了两个鸡蛋”。普通小麦的蛋白质含量12%—13%,而新育出的种子蛋白质含量高达15%—17%,按亩产小麦400公斤计算,每亩地能多产12—16公斤纯蛋白质,约200多个鸡蛋,约相当于每斤多出一个鸡蛋。后来得知,当时的提法并“不完全对”,因小麦中的蛋白质只相当于鸡蛋的42%,“多说了一个”,以后再讲就改成了1个。
荣获国家发明二等奖
“国外育种已经是讲究品质、讲吃的好了,我们还在抓产量。”据田纪春介绍,上世纪80年代,粮食产量不足仍是困扰我国农业育种的首要课题。全国科学大会召开,才开始提出“不仅要吃饱,而且还要吃好”,为此,国务院提出了要发展“两高一优”农业,为品质育种提供了广阔的舞台。
1984年夏,全国农产品品质会在南京召开,课题组认为自己育出的小麦蛋白质含量高,“让专家们尝尝”,就特意用新收下来的麦子磨成面粉,背到会上,交给厨师做成馒头。没想到,厨师仍按普通面粉处理,“醒”(发酵)的时间太短,做出来的馒头竟然成了又黑又硬的死面疙瘩!“原来高蛋白小麦就这个样儿?!”有不少人发出疑问。为此,还落了个“山东的面不发”的名声。
“别管别人怎么说,你的品种是最好的,搞品质育种是方向。”当时在场的中国农科院王光瑞研究员专门找到张忠义鼓励他,并愿意提供当时山农大老师连见都没见过的测定仪器。
“这个品种可能是加工面包最好的品种,应该做一下全面品质分析。”河北农业大学作物种质研究中心的李宗智教授和中国农业大学的刘光田教授,也纷纷鼓励。后来,李宗智教授还专程带病前来参加了品种鉴定会。
测定!从南京开会回来,课题组开始对新品种进行生化分析。由于当时国内搞品质测定的人很少,很多仪器设备都没有,只能用最原始的方法展开:面筋含量怎么测?不知道,就先用手洗出面筋来,再称量计算；测蛋白质含量,连最普通的消化装置也没有,田纪春就自己设计连续加液装置,由于整天在高温下跟浓硫酸、盐酸和双氧水等腐蚀剂打交道,衣裤上烧的破洞经常可见,手臂的腐蚀白斑一片连一片。最终,课题组仅用水浴锅、烧杯和计时器等简单器具,就建立了我国首个面粉质量评价系统:P值(Pelshenke值:小麦粗粉发酵时间)小于30分钟的面团品质差,60—80分钟的面团可以加工较好的馒头和面条,大于80分钟的面团才可以加工优质面包。由此,奠定了我国小麦面粉“优质专用”的评价基础。
从此,从麦种到面包和馒头的全过程研究——育种、栽培、成分分析、加工,对每种市场和商业需要的加工品质都进行了监测,并再将这些结果反馈到育种中。
1989年东阿县农业局长听说后,来山农大要回种子,一下种了7000亩,不仅当年平均产量比其它品种高15%左右,而且价格也平均比普通小麦高出0.4元/公斤,经济效益和社会效益都很明显。由于全国市场上没有做面包粉的麦子,我国的优质面包类企业,都只能从国外买麦子,而当时进口的“金龟粉”价格竟高达24元/公斤。PH82-2-2,一炮打响。
“PH82-2-2小麦产量与品质兼顾,在协调高产与优质的矛盾方面是一个突破,中国终于有了自己的面包小麦。”田纪春说,品质生理生化的研究,大大促进了高蛋白面包小麦的选育进程。1992年1月14日,在北京中国农业科学院小麦品种鉴定会现场,新当选的中国科学院学部委员、76岁的庄巧生研究员兴奋地宣布:PH82-2-2以亩产量400公斤、蛋白质含量16.7%、籽粒容重810—830克/升、沉淀值54.5毫升、湿面筋45%、面包体积827—880立方厘米等各项指标均超过国际规定的优质面包小麦的标准,成为我国第一个高蛋白优质面包小麦品种,这标志着我国小麦品质育种水平跨入先进国家行列。
消息发布的第二天,很多世界小麦出口国纷纷询问我国今后进口小麦的情况,俄罗斯还通过代理商积极要求购买这一优质小麦品种。
1993年,PH82-2-2小麦获国家发明二等奖,成为本年度农业成果类最高奖(一等奖空缺),农业部将这一品种列为“八五”丰收计划推广品种。这时的东阿县,已经成方连片种植达10万亩以上,年产优质小麦近4000万公斤,农民增加收入1000多万元,开创了我国产业化种植优质小麦的先河。
让小麦既优质又高产
高蛋白优质面包小麦品种PH82-2-2的选育成功,标志着我国小麦育种进入了新的阶段,也为我国育种事业开辟了一个新的方向——品质育种。
“吃饭问题压力大,‘优质’就不稳定。”回顾近30年来的小麦品质育种经历的“三次高潮”,田纪春充满感慨。多年来,我国要用占世界7%的耕地养活占世界22%的人口,吃饱仍是中国粮食生产的首要问题,我国真正重视小麦品质改良工作起始于上世纪70年代末、80年代初,随后由于国内粮食供求的不稳定性,小麦品质改良也随着产量的变化,起起伏伏、走走停停、波浪式前进:粮食产量上来了,“吃好”的声音会强些,一旦出现粮食紧张,品质宣传声音就低下去了。
田纪春认为,优质专用小麦生产仅由专家呼吁和政府号召不行,而必须靠市场需求启动、经济效益推动、经济发展决定。上世纪90年代,随着面粉增白剂——“过氧化苯甲酰”的广泛使用,其危害很快表现出来。1997年,田纪春前瞻性地提出“高白度小麦育种”课题,宣称“靠小麦面粉的‘自然白’让增白剂下课”,并选育出了一批高自然白度的小麦新品种。“当时没有引起足够重视,10年后事实还是验证了我的判断。”田纪春说。
本世纪初,针对国内外10多年来小麦单产徘徊不前的局面,田纪春又提出了以高产优质兼顾为目标的“超级小麦育种”课题,共育出了54个国家和省审定小麦新品种。其中,济麦19、泰山9818、淄麦12、烟农19、山农22等20个小麦新品种都达到了亩产700公斤的超级小麦育种目标。
同时,针对我国小麦的需求及生产上存在的问题,田纪春提出现阶段我国小麦品质改良的重点:改良面筋强度——培育强筋和弱筋小麦品种,改良面粉和食品色素——培育高白度馒头小麦新品种,改良淀粉特性——培育优质面条小麦新品种,改良必需氨基酸、矿质元素和微量活性物质含量——培育功能性小麦新品种,寻求与研究开发相应的新型食物资源。
田纪春认为,我国是世界小麦产销大国,小麦生产面积、总产量和进口量都位居世界第一,在保证国内小麦的生产和供应前提下,充分利用小麦产销大国的地位,以品质改良促进世界小麦生产意义重大。
