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齐鲁最美科技工作者︱田纪春:小麦粒种出大梦想

发布时间:2019-08-23

来源:联合日报

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田纪春  山东农业大学教授(国家二级),博士生导师,享受国务院政府特殊津贴
  齐鲁最美科技工作者,山东省科学技术拔尖人才、山东省优秀教师、山东省优秀知识分子标兵
  曾任山东省农业良种工程小麦首席专家、农业部谷物品质监督检验测试中心(泰安)常务副主任、山东省小麦工程技术研究中心副主任
  主持国家“973”、自然科学基金和省部级课题21项,获国家发明二等奖、国家科技进步二等奖和国家发明专利银奖各一项,出版专著10部,发表科研论文316篇,其中SCI论文61篇
  “田纪春是个‘工作狂’。”“他就是个‘追麦疯子’。” 这是同事们对山东农业大学教授、博士生导师田纪春的评价。“我这人没别的兴趣爱好,就喜欢育种,有时解决了一个育种问题,会兴奋地蹦跳起来,那种幸福感只有自己体会得到。”
  田纪春在小麦育种领域默默耕耘了40年,自主育成小麦新品种11个,推广面积1.78亿亩;带领山东省“超级小麦育种”课题组育成品种65个,累计推广10亿余亩,增产小麦180亿公斤;主持完成的“多抗广适高产稳产小麦新品种山农20及其选育技术”成果荣获2017年度国家科技进步二等奖。

高蛋白小麦 让百姓吃饱吃好

  十几平方米的办公室,靠墙摞放着6个铁皮柜子,三面墙上还有14个壁挂橱,去年在北京人民大会堂被党和国家领导人接见的宽幅照片,见缝插针般挂在其中一个壁挂橱下面。壁挂橱和铁皮柜里塞满了各种各样的文件盒,绝大部分都贴着“XX课题”或“XX年育种档案”标签。田纪春的办公室里,连办公桌上都堆满了育种档案资料,还有用小纸袋或塑料袋装着的各种小麦种子。
  “1979年9月,张忠义老师给我一袋小麦种子,要我分析蛋白质、氨基酸含量。”回忆起当时的场景, 田纪春记忆犹新,“种子外观品质很好,测定后发现其蛋白质含量16.7%,比普通小麦高了近3%—4%。”
   “相当于1斤面粉多出2个鸡蛋的营养,中国人不仅要吃饱,也要吃好,咱也搞高蛋白小麦育种吧。”张忠义老师朴实的想法,为田纪春指出了专业方向,开启了他为一粒小麦种钻研求索的追梦之路。
  育成一个小麦品种一般需要10年,在山东一年只能种植一季小麦,因此需加代繁育提高育种效率。6月份本地小麦收割,田纪春和老师低温处理好种子,坐着火车去青海或张北坝上,利用季节、地域差异,10月份就可以再收获一茬,相当于一年干了两年的活。当时科研经费少,住不起宾馆,他们就自带被褥,住在农民看守麦地的窝棚里;没有食堂,就自己带着干粮蹲在地头吃。
  小麦成长的不同时期,要调查选育品种的优缺点,特别是抽穗至收获期间都要在田间选种,阳光暴晒下, 田纪春的脖子和肩膀上每年都会脱几层皮。收获后还要及时考种和测品质,没有分析仪器,就用手洗面筋,自己设计消化装置测蛋白质,浓硫酸和过氧化氢(双氧水)等试剂腐蚀的衣裤破洞和手臂白斑对他来说就是“家常便饭”。
  1982年,在钴60进行辐照处理的M2中,选育一个序号为PH82-2-2的优良单株作为重点株系,并连续几年到坝上草原异地加代繁育,解决了原品系“个高、穗小,不抗倒”等缺点,坚持到1989年,经过一年又一年的田间选育,一代又一代的品质检测,PH82-2-2的品质才稳定下来。“东阿县农业局当年种了700亩,平均产量比其它品种高15%,价格比普通小麦高出0.4元/公斤,经济效益十分明显。”田纪春说,由于当年全国市场上没有做面包粉的麦子,当时自香港进口的“金像粉”价格高达24元/公斤,PH82-2-2一炮打响。
  1992年1月14日,在北京举行的“高蛋白面包小麦新品种PH82-2-2鉴定会”上,中国科学院学部委员、时年76岁的庄巧生研究员宣布,PH82-2-2各项指标均超过国际规定的面包小麦标准,成为我国第一个高蛋白优质面包小麦品种,标志着我国小麦品质育种水平跨入先进国家行列。
  1993年,PH82-2-2小麦及其“田间选育分世代,有侧重;品质分析前简、中严、后全面”的育种技术路线,获国家发明二等奖,成为年度农业成果类最高奖,农业部将其列为“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。”
  1994年,田纪春作为第三发明人与两位老师同时获得国务院政府特殊津贴,并破格晋升正教授。“搞育种的从种子种下去就是个盼望,即使不获奖也不感到辛苦,我对育种的痴爱和耐劳就是那时奠定的基础。”回忆起那些时光,田纪春满脸幸福。

高白度小麦 奠定品质育种优势
  PH82-2-2小麦品种的成功选育,使山东农业大学的品质育种走在了全国前列。但令人痛心的是,刚刚获得国家奖励的梁作勤、张忠义老师,分别于1994年和1997年去世,在校刊发表“痛悼吾师”文章的同时,田纪春自问:是走顺风顺水的从政之路,还是不忘初心,坚守麦田?他清醒地认识到自己有责任把品质育种发扬光大,于是找到时任学校党委书记盖国强,请辞了基础部副主任和学校工会副主席,明确表示要全心全意做科研,保持学校优势研究方向。
  坚守麦田很快有了成效,田纪春的小麦品质育种研究不断取得令人瞩目的成绩。2000年起,他主持育成了山农优麦2号、山农优麦3号、山农11、山农12 、山农19和山农20等新品种。其中,山农优麦2号于2000年和2009年分别通过省和国家审定,是推广期最长的优质小麦;山农优麦3号是国内第一个高白度馒头品种,比《小麦粉》国家标准禁止使用面粉增白剂整整提前了10年,获山东省技术发明三等奖;山农11、山农12 和山农19则分别是市场需求的优质弱筋、强筋和中筋品种。
  “面粉增白剂(过氧化苯甲酰)有害无益,我就想从品种方面解决,进行高白度小麦育种。2001年山东优麦3号的育成引发了轰动,是审定的全国第一个高白度优质馒头新品种。”田纪春介绍,小麦面粉白度是一个数量性状,既受多基因控制,又受面粉灰分、蛋白质含量、色素含量及多酚氧化酶等多种因子影响,育种难度很大。他带领团队选育高白度亲本材料,构建分离遗传群体,通过多代、低色素、低灰分、低多酚氧化酶含量的连续选择,选育出一批高自然白度小麦新品种,比其他小麦品种白度提高4—8个百分点。
  同一时期,田纪春在山东农业大学主持建成了全国一流的小麦品质检测实验室、全国第三个农业部谷物品质监督检验测试中心(泰安),奠定了山东农业大学优质小麦研究在全国的领先地位,在我国小麦从“营养”到“加工”再到“健康”品质研究的各个阶段,都持续创新,始终走在全国前列。

十年磨一剑 “超级麦”与育种技术双丰收
  本世纪初,针对国内外小麦单产徘徊不前的局面,田纪春提出“超级小麦育种”课题,目的是打破小麦产量屏障,被省科技厅作为良种重大项目立项支持。
  “‘超级麦’的难点在于将抗性和产量及品质完美结合。产量三要素是单位面积穗数、每穗粒数和千粒重,但这三个因素又互相矛盾,大穗品种的成穗少,多穗的茎秆细则易倒伏,怎样把多性状优异基因聚集到一个品种上?”田纪春说,“上世纪末,生物育种技术出现,我们很快跟上,带着学生外出到先进学校学习,将常规育种与生物育种结合,创立了与常规育种全程结合的分子育种技术。”
  作为“超级麦”项目首席专家,田纪春带领先后由12个育种单位、126名小麦育种专家组成的山东育种团队,10年育出了65个国家、省审定小麦新品种,常年占山东小麦总面积的75%左右, 2016年种植5118万亩,占全省总面积的91.7%。其中,济麦22、泰山9818、山农20、淄麦12和青麦6号等18个小麦新品种在国家区试或高产创建中都达到了亩产700公斤的超级小麦育种目标。2010年通过国家审定的山农20更是集大成者,聚合了抗病、优良株型、叶型和高产性状等多个优异基因,被认定为多抗高产超级小麦新品种,获国家黄淮南片、黄淮北片两大麦区和新疆自治区审定,是农业部专家组实收同年份亩产重复超800公斤、连续4年为全国种植面积最大的三大品种之一,现已累计推广9000多万亩,2017年获国家科技进步二等奖。
  “不论什么育种方法最终都要在田间选出品种,真正的分子育种应该是掌握了分子技术的常规育种家来做。在40年常规育种基础上,结合10多年分子育种方法,最终选出了对白粉病等几种主要病免疫的山东20,完备技术的同时育出了种子,种子对技术的形成也起到了重要作用,两者相辅相成。”田纪春说的分子技术,是分子辅助育种技术,近5年获5项国家专利,其中“与小麦常规育种全过程结合的多位点分子标记辅助选择方法”,是小麦育种优中选优的最佳办法,“团队构建和使用了6个重组自交系和双单倍群体的分子遗传图谱,开发验证了22个使用效果好的分子标记,为分子标记辅助选择提供了必要前提,还创制了18份含有产量、抗病等有利基因位点的亲本材料,为聚合抗病、高产等性状的新品种培育提供了技术支撑。”他说,分子育种方法获第二十届中国发明专利银奖,含金量很高。

培育绿色小麦新品种 老骥伏枥持续创新
  田纪春今年65岁,5年前就到了法定退休年龄。“安徽隆平高科、山东圣丰等10多家种业公司都希望我退休后到公司任首席育种家,由于当时我主持的5项国家课题尚未完成,校领导给我办了延退申请。”今年2月,田纪春正式办理了退休手续,但学校仍为他保留了办公室和育种田,希望他继续完成申报的10个“山农号”小麦新品种的审定和推广工作。学校的关心使田纪春很感动,他珍惜又一次老骥伏枥、报效学校的机会。
  持续创新是田纪春的特点,提前10年设计新品种培育方案是他不断创制新品种的关键。早在十几年前,他就确定了培育健康小麦新品种的育种目标。通过前瞻性的精心工作,储备了符合国家近几年才提出的“绿色小麦新品种”标准的大量稳定品系,近5年审定的山农26、山农111、山农102、山农糯麦1号均为绿色品种或特殊用途品种,另外还有山农981和山农116等10多个绿色小麦新品种在国家或省区试中。目前,他承担国家重点实验室的“绿色超级麦培育及其抗性基础研究”导向性课题,将完成在国家和省区试里表现很好的3—4个绿色小麦新品种的审定和推广工作。
  在同行眼中,田纪春是个特例。按一般规律,科研人员55岁后成果会逐年减少,但田纪春60岁后仍然育成国家和省审新品种4个,获国家科技进步二等奖、中国专利银奖、山东省科技进步二等奖及山东省自然科学学术创新奖等多项成果;同时发表SCI论文17篇,出版《小麦的遗传解析和分子标记辅助育种》等专著3部,其中2部英文专著是国内作者在国际著名的SPRINGER出版的首套小麦分子育种专著,得到澳大利亚Peter教授高度评价:“代表着国际小麦遗传育种研究领域一个新的里程碑,为全世界小麦研究者提供了中国经验。”
  在同事眼中,田纪春是个“追麦子的疯子”,一年到头都在工作,每天工作10小时以上。“育种让我很开心。”田纪春笑着说,“现在加代已经不需要去青海和坝上了,但温室加代育种需要特别关注,春节前后正好是小麦开花的时候,每年春节期间,三十和初一都是我值班,在温室去雄或授粉,几十年来都是如此。”
  在学生眼中,田纪春是一位严师。他要求学生有责任感,论文连错别字也不能有,还要能吃苦,任何研究生都必须既能发论文,又熟练掌握田间育种技能。“习总书记‘幸福是奋斗出来的’名言,我也经常对学生们说。”40年来,他培养了89名博士、硕士研究生,“我的学生都很优秀,大多已成为各单位的学术带头人或业务骨干。”他骄傲地表示。
  在农民眼中,田纪春是“自己人”。 他每年有两三个月到田间地头作技术培训与指导,喜怒哀乐早与小麦紧紧地联系在一起。农民因为倒伏和减产而难过,是他培育完美品种的最大动力,看到农民获得高产后洋溢在脸上的笑容,他会感到无比满足。
  “把种子播到地里那一刻起,就盼着出苗;出苗后又盼着返青、拔节,然后再盼着开花、灌浆、抽穗。一天天生长的麦苗,既像是自己做的艺术品在逐渐完美,也像是孩子在一天天长大,有无穷的乐趣。”育种带给田纪春的,是最幸福、充满希望的快乐与满足。

田纪春教授(中)指导育种团队成员田间选种

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