科学故事丨2-3月合刊——破译小麦种子的生命密码

<

滑动查看杂志原文

>

 

小麦是我们的主食之一，生活中有哪些食物是小麦做的？小麦种子是如何培育的？“小麦院士”许为钢给小麦种子注入了什么魔法？让我们一起去看看吧！

 

本领各异的小麦

 

 

你知道吗？早餐铺里的馒头、包子，小吃店里的面条、饺子，甜品店里的蛋糕和糕点，很多都是用小麦做成的。小麦不是中国的本土作物，在距今3500至4500年左右由西亚传入中国。在小麦传入之前，中国古人习惯吃小米和水稻。如今，小麦是中国人吃了几千年的主食，和水稻、玉米、马铃薯一道构成了我国的四大主粮。

 

为什么西方人用小麦做面包，中国人习惯用小麦做馒头？这得从小麦的品种说起。

 

面筋是小麦粉中特有的一种胶体混合蛋白质。在小麦粉中加入适量水、少许食盐，搅匀后揉成面团，再用清水反复搓洗，剩下的具有弹性、延展性的物质，就是面筋。按照小麦的面筋强度，我们可以把小麦品种分为强筋、中筋、弱筋。面筋的数量和质量，决定了小麦粉加工食品的品质。

 

 

西方普遍流行种植面筋强度高的“强筋小麦”，强筋小麦延展性好，适用于制作富有弹性的面包。由于特殊的地理环境和历史原因，我国栽培的小麦大多是面筋强度中等的“中筋小麦”，中筋小麦适用于制作馒头、面条。弱筋小麦则适用于制作酥脆可口的饼干、糕点、蛋糕等。

 

在西方国家的食品结构中，面包、饼干、蛋糕等烘焙食品占较大比重，有强筋、弱筋小麦品种。在20世纪90年代，国内还没有强筋、弱筋小麦，此时，人们吃饱饭的问题已解决，对粮食品质有了更多的需求。小麦除了满足馒头、面条等主食的需求外，还要满足面包、糕点等食品的需求。

 

 

2001年，我国加入世界贸易组织，国外的强筋、弱筋小麦进入我国市场，中国小麦面临着国外优质小麦的商业冲击。

 

不过，不用担心，有我呢！

 

我是从事小麦遗传育种工作的许为钢，人们都叫我“小麦院士”。

 

给小麦注入“魔法”

 

 

我们这一代人经历过食品短缺的年代，深知农产品的重要性，尤其是粮食安全的重要性。

 

我出生于1958年，两三岁时，正赶上三年困难时期。那时每天早上，爷爷都把我驮在肩上出门散步，爷爷的个头有一米八。一次，爷爷给我买了一个馒头，我在爷爷肩上正美滋滋地吃着。突然，有人跳起来，一把将馒头抢走，我吓得哇哇大哭。

 

 

家里条件尚可，我虽然没有挨过饿，但这些饥饿的镜头却一直在我的脑海里。

 

国以农为本，农以种为先。看似普通的小麦，品质、产量、特性千差百别，决定这些性质差异的就是一粒粒小小的种子。种子是农业的“芯片”，种源安全关系到国家安全。我意识到，必须培育出中国自己的优质小麦品种，确保“中国碗装中国粮”。

 

那么，农业“芯片”该如何打赢“卡脖子”翻身仗？

 

小麦是生物体，不像孩子们拼积木，能很容易拼成想要的样子。比如，我想把小麦的两个优点结合到一块，想结合得很美妙并不容易。

 

培育小麦的过程要遵循生物规律，需要经过多世代的分离、检测，像大浪淘沙一样，对小麦优质、丰产、抗病等多个性状进行选测，直到获得一个稳定的品种。一粒种子长成需要一季，培育一个良种则需要10多年，甚至一生。

 

三个十年

 

 

一粒粒粮种的背后，是一场场漫长而充满挑战的征程，不仅要耐得住性子，还要忍得住寂寞。

 

2000年，我和团队一共选育了八代小麦，历经十年，终于培育出了“郑麦 9023”。郑麦9023不只品质达到了优质强筋小麦的标准，而且它的产量也有大幅度的提高，最高亩产达到了612公斤，并在之后的6年连续种植面积全国第一。

 

解决了优质强筋小麦品种的问题，我们就想下一个目标是什么？

 

小麦如果只是优质，但不高产，那粮食安全有问题，农民的增收也有问题。因为优质小麦虽然质量好，可以加价，但是产量比其他低一百斤，甚至更多，农民也不会有好的收入。所以，我们决定将优质小麦的产量水平继续提高。

 

2010年，经过又一个十年，我带领团队培育了“郑麦7698”，这个品种将强筋小麦的优质和高产这两个优点很好地结合到一起，让我国优质强筋小麦品种产量迈上了亩产700公斤的台阶。

 

我国的肥料使用量在全世界趋于前列，造成某些地区一定程度上的面源污染，比如地下水等。我和团队决定要培育优质高产同时还绿色环保的小麦，首先要攻关的点是节省氮肥和磷肥。

 

 

经过第三个十年，2019年，我们培育出了“郑麦1860”这个品种。在投入氮肥、磷肥减少20%的情况下，郑麦1860和对照组相比不减产，在产量水平上它可以达到亩产800公斤以上，受到了农民朋友的欢迎。

 

历经三个十年，从郑麦9023到郑麦1860，我和团队破译了小麦种子的生命密码，我也从青丝变成了白发。

 

人生啊，头发只会白一次，但是几十年来，我和团队的同志年年都能看到小麦变成金黄色的丰收景象，感到非常的幸福，非常的值得。

 

一颗小小的种子，承载着国家和人民的需要，也承载着一代代育种科学家的心血。我们会继续努力，更快地选育出更好的品种，让中国人的饭碗牢牢端在中国人的手中。

 

文章来源/《科学故事会》杂志2024年2-3月合刊

文/许为钢（中国工程院院士）

审校/《科学故事会》编辑部

 

END