禹山林:解決小花生里的大問題

發布時間:2016-07-21

來源:中國科學報

作者:唐鳳 仇夢斐 張斌

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  “麻屋子、紅帳子、里面住著個白胖子。”小小一顆花生,在禹山林眼中卻內有乾坤。

  作為科研人,禹山林已經與花生結緣35年,“花生在植物界最保守,她也開花,但沒人能看到她的花粉;她也生子,但植物界只有她把孩子放在地下生長、發育、成熟。做人也應像花生一樣,保守、低調些為好。”

  禹山林把汗水和青春都浸泡在了花生科研中,而他卻說"我一輩子從事花生遺傳育種研究,就做了兩三件事”。

  高產育種,他育成了一批花生新品種。

  禹山林從事花生遺傳育種研究35年了,共育成并審(認)定花生新品種34個,其中參與育成8個,主持育成26個;這在我國大田作物育種人中能育成如此多的品種也是少有的。這些花生品種在不同的歷史時期對我國花生產業的發展均做出了很大貢獻。自上世紀90年代以來,育成的品種在我國北方產區常年種植1300多萬畝,占全國花生種植面積的20%左右,創造了巨大的社會經濟效益。“花生育種目標,視產區自然條件、種植習慣、產品用途等需要,可確定為早熟育種、抗病育種、抗旱育種、優質育種、耐鹽育種等等,但高產是永恒的目標”,禹山林這樣說。因此,他主持育成的花生新品種都具有高產的特性。花育21號于2013 年培創出了實收1畝莢果產量652.25公斤的高產典型;花育17號于1998年培創出了實收1畝莢果產量605.29公斤的高產典型;花育33號于2014 年培創出了實收1畝莢果產量651.6公斤的高產典型;花育23號于2003年培創出了實收1畝莢果產量554.82公斤的小花生高產典型;花育19號于2002 年培創出了(驗收)平均畝產莢果608.2公斤的高產典型。“這些高產地塊都是在正常生產條件下培創出來的,與品種高產潛力挖掘試驗是不同的。高產潛力挖掘需要各種條件都要充分滿足品種發揮高產潛能的要求,投入成本非常高,實際生產中農民并不采用”。正是這些高產品種的廣泛應用,為我國花生單產和總產量11年連增做出了一定貢獻,因而得到了社會的認可,獲得了一些標志性成果獎勵。

  他主持完成的“專用花生新品種創制技術研究與應用”2007年獲得國家科技進步二等獎;參與研究的“高產出口大花生新品種魯花9號選育與推廣”獲國家科技進步二等獎、“輻射創造花生新品種種質及其利用的研究”和“早熟高產大花生新品種魯花14號的選育與應用”獲山東省科技進步一等獎、“優質出口專用大花生新品種8130選育與推廣”和“花生品種資源搜集、整理、保存、研究與利用”獲山東省科技進步二等獎。

  優質育種,他培育出了我國第一株高油酸花生。

  1981年,世界花生生產大國的花生總產量都有所減少,世界花生庫存量銳減,價格不斷攀升;作為不生產、只靠進口花生的歐盟各國感覺到了進口數量和價格的雙重壓力。為了不影響昱年的進口量和價格,英國的肯陽公司與時下中國最有影響力,也是中國最大的花生出口企業---中糧山東糧油進出口公司簽了一份大訂單,預訂了1982年從中糧山東糧油進出口公司進口花生的數量,并合同確定了進口價格。

  但到了1982年,也就是禹山林大學畢業的那一年,業內預測美國花生將取得豐收。英國肯陽公司在利益的驅動下,產生了與中糧山東糧油進出口公司終止合同的動議,便從技術層面找到了借口,“中國的花生油酸/亞油酸值偏低,制品貨架壽命短,容易氧化酸敗變質”。禹山林回憶道,“這個問題當時確實存在,我國小花生油酸/亞油酸值僅為1.0左右,其制品容易氧化酸敗變質,貨架壽命短;而美國的花生油酸/亞油酸值是1.5以上,其制品不易氧化酸敗變質,貨架壽命較長。”

  英國肯陽公司終止合同后,1982年,中國糧油進出口總公司和山東省政府非常重視,中糧、山東省科委、經貿委、農業廳等部門專門開會研究對策,并隨后成立了山東省花生研究所、即墨市農業局和莒縣農業局三個高油酸/亞油酸比值花生新品種選育課題組,禹山林從那時便開始埋頭研究高油酸花生新品種培育,一干就是二十多年。油酸為單價不飽和脂肪酸,是植物油脂的重要組分,其性質穩定,具有降低高血脂癥患者血脂水平以及預防心腦血管疾病的作用,可降低血清總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇,并保持高密度脂蛋白膽固醇不降低。

  “油料作物的高油酸品種培育是當前國際聚焦的研究方向,因為花生油酸含量高了,同時棕櫚酸含量就低了,不僅榨出的油品質更好、食用更健康,而且抗酸敗,更適宜于現代食品工業的需要。然而,1982年以前我國花生優質育種目標是培育高亞油酸新品種,認為亞油酸是雙價不飽和脂肪酸,更有益于軟化血管。但是雙價不飽和的亞油酸容易氧化酸敗,進而產生醛類、酮類、烴類等對健康有害的物質。所以美國在上世紀70年代以前就把培育高油酸花生新品種,確定為了花生優質育種的重要目標。”談到高油酸花生育種,禹山林如數家珍。“他是我國第一個育成高油酸花生的人,技術和方法上都有創新”,他的同事告訴記者。

  在上世紀90年代以前禹山林帶領團隊主要通過種質資源篩選,研究油酸遺傳規律,并通過有性雜交技術先后育成了花育23號、26號和34號小花生新品種,油酸/亞油酸值都在1.50以上,比白沙1016個高50%以上,均是當時油酸含量最高的小花生新品種。其中花育23號直到現在還是遼寧省葫蘆島、興城、錦州等產區的當家品種。受美國同行研究的啟發,禹山林90年代通過鈷60照射79266品系誘變育種,創造出了油酸含量高達80%以上、油酸/亞油酸值30. 0以上的花生新品系SPI098,這是我國第一株具有自主知識產權的高油酸花生。在研究確定了花生高油酸性狀基因選擇指標的同時,用SPI098作親本育成了第一個具有完全自主知識產權的直立型高油酸花生新品種花育32號,之后高油酸花生新品種的培育步伐明顯加快。

  到2013年禹山林課題組育成了3個高油酸花生新品種,油品優良,產量高。尤其是花育32號,油酸含量高達77.8%,約為傳統花生的2倍,棕櫚酸6.1%,比一般花生降低了50%,油質可與橄欖油相媲美。3個品種累計種植5800多萬畝,創社會經濟效益82.4億元。禹山林團隊從事的花生高油酸新品種培育研究亦得到了社會的認可。他主持完成的“高產高油酸花生種質創制和新品種培育”項目,2013年獲國家技術發明二等獎,“高油酸花生種質創制研究與應用”2011年獲農業部中華農業科技一等獎,“花生育種新技術及其應用”2012年山東省技術發明二等獎,“高產、高油酸/亞油酸比值花生新品種花育19號培育與應用”2011年獲山東省科技進步二等獎。

  降低種子成本,他創造出了一種新的花生品種類型。

  進入21世紀,花生生產資料價格不斷上漲。花生在農產品中的價格是高的,加之花生用種量大,所以花生種子成本很高。以大花生為例,一畝地需種子莢果25公斤左右,按近年山東省花生良種補貼種子價格計算,每畝種子成本需300元左右,種子成本較其它大田作物高出許多。

  目前我國花生品種共分五大類型,就株型和開花習性而言,普通型是株型匍匐或半蔓,交替開花;龍生型是株型匍匐或叢生,交替開花;多粒型是株型直立,連續開花;珍珠豆型是株型直立,連續開花;中間型是株型直立,連續開花。“我國花生用種量大,成本高,這主要是由我國應用的品種類型所決定的。目前我國花生種植面積近7000萬畝,所用品種幾乎全部是中間型和珍珠豆型,這兩種類型株型直立,連續開花,結實范圍小、結果集中,生產中依靠群體獲得高產量,所以種植密度大,一般大花生畝用種20000粒,小花生24000粒;因此用種量多,種子成本高。”禹山林對記者說。

  美國花生生產用種幾乎全部是大匍匐株型、交替開花的品種,用種量很少,種子成本很低。但是中糧山東糧油進出口公司、山東萊西東生集團、山東省花生研究所等許多花生企業、研究單位及農口大學等均在我國對美國的花生品種進行過試種,結果無一成功。“這主要是因為美國的花生品種生育期太長,不適于我國的耕作制度;結果分散,難以收獲;我國的土壤蛋白質、腐殖質含量低,太瘠薄了,滿足不了大匍匐株型、交替開花品種生長發育的要求,所以產量很低”。

  禹山林說:“如果創造出一種既株型匍匐,又連續開花的新的花生品種類型,就可達到結果范圍大,結果集中,易收獲,耐瘠薄,產量高的目的。這就是我們培育這種新類型的最初思路”。于是,禹山林團隊在摸索研究相關性狀遺傳規律和分子標記、性狀聚合等基礎研究的前提下,經過刻苦攻關,終于創造了一個新花生類型:“我讓她匍匐起來了,但結果枝的每個節都開花。”

  測試結果顯示,該花生品種株型匍匐,但連續開花,單株結實能力強,2015年已通過安徽省鑒定,定名為花育917。因為該品種株型像拼盤,所以農民稱之為“盤型株型”。

  2014年和2015年連續兩年產量比較試驗,花育917每畝種植6000~7000株,比每畝種植20000株的花育33號增產17.7%~21.2%,并且屬于高油酸品種。她每畝用種量僅為目前直立型品種的1/3~1/4,每畝種子成本降低了近200元。“新的品種類型,預示著新的種植模式。目前的種植模式很快將成為歷史。這或許就是顛覆性技術”。禹山林興奮地說。

  “少立耕耘志,天賜花生緣;播下珍珠豆,品味苦亦甜;歲伴風雨舞,順迎春秋寒;情注花生果,期盼耔滿田;高產千頃綠,花育謝眾援;根植鄉間土,寸心報人間。”“這是一位友人送給我的一首打油詩,感覺是對我從事花生遺傳育種工作三十五年較好的詮釋”。禹山林這樣說。


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