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海南三亚南繁基地:育种专家与他们的“三季”

时间:2023-3-27

中国农业科学院作物科学研究所海南试验站。

  中国农科院作物科学研究所的生物育种实验基地中,一场新技术、新成果的观摩会在田间举行,吸引了很多专家和企业家观摩。 A10-11版图片/新京报记者 周怀宗 摄

农科院的科研人员在观察水稻。

洪慧龙正在授粉。

南繁基地繁育的谷子。

中国农科院作物科学研究所海南试验站所在的三亚南滨农场。

  匆匆忙忙地吃完了午饭,洪慧龙又回到了试验站外的大豆地里,时近春分,三亚气温超过了三十摄氏度,正午阳光照进刚刚浇过水的地里,蒸腾的水汽让地里变得更加闷热。

  中午是大豆开花的时节,一朵花从开花到完成授粉,只有十多分钟的时间,如果不能在十多分钟的时间里,完成去雄、人工授粉的工作,这一次的杂交,就算失败了。

  不远处的水稻地里,有人干着同样的工作,他们穿着长筒雨鞋,带着一个尖腿的小板凳,把板凳插在泥里,稳稳地坐在板凳上,眼睛盯着水稻细碎的小花,等待着每一朵花开放的瞬间。

  从北方到南方 他们带着种子迁徙

  2022年11月10日,洪慧龙刚刚收完北京顺义基地的大豆,匆匆忙忙地把收获的种子寄到海南三亚,一百多公斤种子,快递费每公斤8块钱,是一笔不小的开支。还有一些珍贵的杂交种子,不敢快递,他装在箱子里,拖到首都机场,带上飞机,一直带到位于三亚南滨农场的中国农科院作物科学研究所海南试验站。

  三亚,一个人们耳熟能详的旅游胜地,很多生活在北方的人,会在冬季来临时,一路南下,在温暖的三亚度过整个冬天,躲避北方凛冽的寒风。

  洪慧龙不是来度假的,他要在这里种四到五个月的地,从北京甚至更北方的黑龙江携带而来的种子,种在三亚的土地上,一直到来年三四月份收获,然后再回到北方。

  海南是我国的育种圣地,从上世纪中叶开始,育种科学家们将本地秋收的种子,带到位于热带的海南进行繁殖和选育。这就是南繁,一个词典中没有的词汇,也有人称为“南繁加代”,即在育种过程中,通过南方温暖的冬天,增加一代种子繁育的过程。

  育种是一个不断选择的过程,在种子的一代代繁育中,选出那些性状优良的个体,不断杂交,继续选育,最终育成一个新的品种。每一次从种子到种子,被称为一个世代,在过去,一个品种的育成,往往需要十多个世代的选育。因此,育种家们会在冬天来到海南繁育,这样每年就可以多加一个世代。

  在南繁过程中,种子随着育种家们迁徙,从原生地到海南,再从海南到原生地,像候鸟一样,准时往返,直到新品种培育成功。

  南繁是育种中不可或缺的一环,在过去,袁隆平的杂交水稻、李登海的杂交玉米、郭三堆的抗虫棉,都是在不断的南繁中育成的。如今,每到11月份,来自全国700多家农业科研机构的近万名育种家,都会带着他们的种子,准时到达三亚。数据显示,过去六十多年来,有三万多个农作物品种通过南繁育成,在全国审定的农作物良种中,占比70%以上。可以说,每一个中国人的餐桌上,都有可能出现曾经历南繁的食物。

  南繁被称为“育种加速器”

  南繁十多年,似乎再也没有见过冬天的样子了。

  洪慧龙是内蒙古人,他记忆中的冬天,有雪原林海,有连天的衰草,苍茫的落日。但在三亚,只有春天和夏天。

  洪慧龙不算是农家出身,一直到本科毕业,他都没有真正下过地,也从没见过长在地里的大豆,甚至连豆子的样子都有些模糊,大学以前的生活中,见到的更多是豆腐、豆浆、豆芽、豆油等众多的豆制品。

  2010年,本科毕业时,他被老师推荐到中国农科院作科所研究员邱丽娟的团队实习,那时候,他第一次下地,老师指着地里的豆苗告诉他,这就是大豆。也是从那年开始,每一年的冬季,他都在海南度过。

  南繁被称为“育种加速器”,在这个加速器中的每一个人,都生活在季节的错位中,十一月,冬季来临之前,他们南下海南,在烈日和热浪中劳动,三四月份,他们回到家乡时,冬季已经过去了。

  在三亚的农场里,时间总是在驱赶着人们忙碌地劳作。

  11月下种,然后浇水、锄草,和大田种植不同,育种的材料千差万别,每一份材料,可能只有几株,不可能用机器作业,所有的工作都要依靠人工。育种的科学家、学生们,无法依靠自身完成所有的工作,他们大多会雇用当地的农民,带着他们一起干活,时间一长,这些工人们,也都能熟练地完成大部分田间的技术工作。但仍有些精细的工作,只能他们自己干。

  春节是大豆、玉米、水稻等开花的季节,这是最关键的时刻,尤其是对那些需要人工授粉的作物来说,需要人随时留意每一朵花开放的时间,在短短的十多分钟内,完成授粉。十多分钟,对一朵花的授粉来说,时间已经很长,但在这座试验站中,有数百亩地,种着数十万种育种材料。而在整个三亚,有数十万亩地,还有同在海南的陵水、乐东等地,也都有大量的南繁基地。

  从2002年起,中国农科院作科所研究员智慧,在一片荒岗上租了7亩多地,一代一代地繁育谷子。她的记忆里,二十年中,只有一年,因为家中有事,在正月匆匆回了一趟家,然后又赶回三亚。

  40多亩大豆授粉几乎都由技术人员完成

  2023年3月19日中午11点多,全身捂得严严实实的中国农科院作科所研究员赵志超,匆匆忙忙地从试验站出来,在站外的一块水田中巡视了一圈,又骑着电动车,赶到距离试验站十多公里外的一处稻田中,那里种着一批来自黑龙江的水稻材料,已经成熟了,要赶紧收回来,晾晒之后,寄回黑龙江,在那里继续种下去,如今,黑龙江的春耕即将开始,时间很紧张了。

  尽管穿着长袖长裤和长筒雨鞋,脸上也围了一块面巾,但暴露在外的双手,还是可以看出阳光暴晒的痕迹。走在田间,很难把育种的科学家和普通农民区分开来,只有在他们准备“农具”的时候,才能看出他们的不同。

  育种的材料多种多样,所以采收的时候,不用镰刀,只用剪刀将稻穗剪下来,装在单独的小袋子中,贴上标签。剪刀、纸笔、袋子是必备的农具。如果要鉴定农艺性状,还要将整株作物连根拔下来,带回去检测,但在三亚,更多只是加代繁育,只有少部分才需要鉴定性状。

  杂交的农具,则根据作物的不同而不同。水稻去雄时,只用剪刀剪去雄花,熟练的工人,基本上不会伤及雌蕊,授粉也相对简单,工人都可胜任。大豆的去雄和授粉同时进行,对操作者的技术要求高得多。大豆的花很小,雌蕊和雄蕊都在同一个闭合的花苞中,无需外力,即可完成自交授粉,但杂交育种,恰恰不需要大豆自交,授粉时,先用一个小镊子,剥开花瓣,轻轻地将雄蕊去掉,过程中绝不能碰到雌蕊,然后再进行授粉,才能完成杂交。

  在洪慧龙负责的40多亩大豆中,所有的授粉工作,几乎都由技术人员完成,尤其是重要的材料,他不敢交给工人,一旦失手,可能几年的努力就会付诸东流。好在每一种材料的数量都不多。

  正午时分,洪慧龙和他的同事、老师们安静地坐在大豆地里,一个个寻找正在开放的花,用镊子给它们授粉,每做完一个,就写一个标签挂上。

  谷子的授粉则粗放和简单得多,同样是正午,杂交的品种按照设计好的区域交叉种植,开花的时候,用一根竹竿轻轻拨动谷穗,把花粉“赶”起来,自然就完成了杂交。

  许多科学家逐渐在海南安家

  南繁的人们,像候鸟一样每年迁徙,但他们停留的地方,可能有很多。

  徐孝洁是中国农科院作科所的一名助理,在三亚负责着40多亩玉米地,从玉米播种到收获,每年在这里停留四个多月。从三亚离开后,他会接着跟着收获的种子一起到下一站,可能是北京顺义或昌平的基地,也可能是河南新乡的基地。在那里继续完成下一个周期。

  两代种子收种的间隙,大约有十多天的时间,那是他的假期,他会回到湖南的老家,如果遇到晚收或者早播,假期还会缩短。

  2023年,是徐孝洁参加南繁的第十年,他的孩子也刚好十岁了。

  洪慧龙则在十二年中,从一个大学刚毕业的实习生,变成了刚刚入站的博士后,十二年来,他半工半读,半南繁、半学习,完成了职业的转变。

  2021年,洪慧龙结婚了,夫妻俩在北京租了一间房子,但洪慧龙很少有机会能回家,他负责着三亚、北京、黑龙江几个基地中的大豆繁育,即便在北京,也大多住在基地。

  常年的南繁中,许多科学家们逐渐在海南安家,这样,他们在长达四到五个月的南繁季节中,就有一个安居的地方,而不必长时间住在试验站,那里并不宽敞,每年都有数十位老师和上百位学生入驻这里。

  也有人买了车,为了方便下地。多年的南繁中,基地周边的地越来越不够用了,育种家们从很早就开始走出基地,在各处租地种植。

  中国农科院作科所研究员智慧用来育种的七亩多地,就是她在农场周边租的,智慧的丈夫刁现民,是这个课题组的负责人,也是国家谷子产业技术体系的首席科学家。二十年前,他们刚刚租到这片土地时,还是一片荒滩草场,根本不能下种,课题组的老师和学生们,一点点开垦整理,把荒滩变成了良田,二十年中,这里已经育成了数十个优质的谷子品种。

  3月20日,田里的谷穗一片金黄,两位对他们的品种感兴趣的企业家,来到他们的地头,洽谈成果转化的事情,他们特地换上了干净整洁的衣服。

  常年暴晒,让刁现民有些紫外线过敏,他戴着两层宽檐帽子,脸上蒙着面巾,穿着一身西装,在谷子地里一行行巡视、一株株观察,仿佛不是走在天涯海角的南繁基地,而是走在故乡的斜阳里。

  老一辈育种家一眼就能看出材料好坏

  在南繁基地,低着头劳作的人们,很容易迷失对时间和空间的感受。

  3月19日下午五点多,四十多亩的玉米地里,徐孝洁带着几位工人在收玉米,人站在高大的玉米中间,宛若置身在黄纱帐中,眼前只有枯黄的玉米秆、饱满或干瘪的玉米穗,这样的场景,似乎更应该出现在中原腹地的河南平原上。而蹲在黄豆地里,眼前黄色的枯叶、褐色的豆荚,就像在东北的大豆田中。

  只有收完了一行,走出玉米丛林,远远看见高大的椰子树和茂盛的香蕉林时,才忽然觉得,这里是海南,是旅游的胜地、休闲的去处。

  南繁的人们很少有机会欣赏天涯海角的美色,和大田种植的成熟品种不同,试验中的每一株材料,随时可能出问题,而且,还要随时观察它们的每一个细微变化。

  “尽管生物技术已经非常发达,但也仍然替代不了育种家们的眼睛。”洪慧龙说。

  老一辈的育种家们,一眼就能看出一份材料的好坏,而像他这样的年轻人,则需要年复一年地积累经验,在一次次的观察中培养感觉。

  从第一次认识大豆开始,十二年的南繁之后,洪慧龙也渐渐有了一点儿自己的体会。

  育种过程中,性状不稳定,变异千奇百怪,好的坏的,无法判断好坏的都有,在普通人眼中,一块长得参差不齐的田,育种的人却能够了解每一株的特点,并在第一时间发现那些不同寻常的变化。“现在从地里走过去,基本上每一份材料都能知道它应该是什么样的,是不是有变化。”洪慧龙说,“至少不会两眼一抹黑,轻易放过那些特殊的变异了。”

  尽管以加代繁育为主,但在三亚的基地中,考种选种也是育种中必备的工作,更是必备的技能,每一个学生,都是从观察和测量株高、节间长短、花色、分蘖数、穗粒数等作物表型开始,一点点走进育种的世界,而集中了无数育种资源的南繁,无疑是最好的实践机会。

  地里架设灯管补充大豆缺少的光照

  3月20日下午六点,徐孝洁负责的玉米地里,收获到了尾声,收回的玉米装在一个个小袋子里,每个袋子上都有标签,标签上是一长串字母和数字,从这些字母和数字中,徐孝洁可以清楚地解读出许多信息,比如这根玉米是属于哪一位科学家的,用于怎样的试验项目,经过了几代的繁育,每一代选择了哪一株上的种子……

  在地头整理种子的时候,10岁的孩子打来视频电话,在视频里向他展示刚刚完成的绘画作业,徐孝洁抬头看了看远山夕阳,又对着屏幕仔细点评,“树画得不错,太阳也可以,就是山还可以完善一下……”

  隔着一圈栏杆,收完种子的赵志超,刚刚在试验站另一侧的稻田里看了一圈,这里的水稻材料刚刚开花,距离收获还有一段时间。这些材料并不是无名之辈,而是来自北京西北部的京西稻。

  京西稻是北京的地理标志农产品,有数百年的种植历史,在过去以皇家贡米的身份,被北京本地人所钟爱。但过去二十年左右的时间,由于水资源匮乏,京西稻一度中断种植,近年来恢复种植,当地委托中国农科院万建民院士团队帮助改良品种,增强风味。

  作为团队成员,赵志超也需要照顾这些京西稻的材料,保证它们能够在海南顺利加代,不会因为环境的变化而出现意外。

  尽管三亚的冬天气候温暖,但南下的种子并不一定能适应。事实上,许多生长在北方的种子,到了三亚以后,长势并不好,比如来自北京、黑龙江的大豆,种在三亚的农场里,如果不采取特别措施,可能就长10多厘米高,结两三个豆荚。在这里做实验的学生,经常会遭遇带来10颗种子,只收到三五颗种子的亏本经历。

  “海南是短光照地区,每天的光照只有12个小时左右,而在黑龙江,大豆生长期的光照,可以达到15-16个小时。”洪慧龙说。

  为了让不同区域的大豆都能在海南顺利成长,洪慧龙在地里架设了密密麻麻的灯管,灯光各波长光所占比例都经过精心的设计,以此补充缺少的光照,此外还有各种各样的措施,比如控温和防虫。

  洪慧龙的田里,大豆肉眼可见更加茁壮,傍晚收工的时候,他走过还没收获的大豆田,一路观察,“今年不会亏本了。”

  新京报记者 周怀宗