耕耘天地间

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科学时报 A1版 2007-2-28

耕耘天地间

——记2006年度国家最高科学技术奖获得者李振声院士

作者：王学健
和小麦打了一辈子交道的我国小麦遗传育种专家、中国科学院院士李振声的名字在学术界早已广为人知。但很多人并不知道，50多年前，刚刚在中国科学院开始研究生涯的李振声就曾观察到，野草的生命力要比小麦顽强得多。这一发现对于李振声的科学研究有着重大作用，由此产生的一系列研究成果至今仍深刻影响着我国的小麦生产和人们的生活。

50多年来，这位小麦远缘杂交育种世界性难题的攻克者、蓝粒单体小麦染色体工程的开拓者、在科技界广为传颂的“黄淮海战役”的组织者，把他的满腔忠诚和聪明才智毫无保留地贡献给了哺育他的伟大国家和人民。

2月27日，李振声院士因杰出的科学成就被授予2006年度国家最高科学技术奖。

开先河：
小麦远缘杂交育种大面积推广

李振声1951年从山东农学院毕业后，被分配到中国科学院北京遗传选种实验馆。1956年，响应国家支援大西北的号召，李振声随同课题组调到陕西杨陵中国科学院西北生物农业研究所工作。从此，李振声开始了在大西北31年的科研生涯。直至1987年调回北京任中国科学院副院长，届满之后，又回到中国科学院遗传与发育研究所，50多年一直从事小麦遗传育种工作。

1951年，中国科学院遗传选种实验馆有遗传组、生理组和栽培组3个课题组，李振声被分工到栽培组，师从冯兆林先生从事种植牧草改良土壤的研究，分工负责牧草种质资源的收集、种植与生物学特性的观察研究。几年中，他对800多种牧草进行了较深入的观察与研究。在那段时间，李振声曾聆听过华罗庚、钱三强等科学大家的报告，加上导师的指导，出色完成了从学生到科研人员的过渡周期，为以后的科研工作打下了坚实的基础。

1956年，我国经历了历史上最严重的条锈病大流行。条锈病病菌感染小麦叶片，使叶子提早枯萎，甚至使小麦死亡。真菌随风传播几千里，使小麦减产20%到30%。

当时，如果穿着黑裤子到小麦田里走一圈，出来以后，裤子就会被染成黄色。那时，我国的粮食总产只有2000多亿斤，因为条锈病就减产100多亿斤，相当于1/20的小麦被条锈病吃掉了。

就在那一年，李振声从北京调到了陕西杨陵，开始了小麦育种研究。当时，条锈病病菌变异很快。世界上25个国家的统计表明，5年半的时间内，条锈病病菌就会产生一个新的生理小种。而选育一个小麦新品种需要8年时间。

一个世界性难题摆在李振声及所有科研人员面前：育种的速度远赶不上病菌变异的速度。

牧草的抗病能力很强，能不能将牧草的抗病基因转移到小麦中去，选育出具有持久性抗病的小麦新品种？曾作过5年牧草研究的李振声决定尝试让小麦与牧草杂交。

事实上，我们今天吃到的小麦，就是最原始的一粒小麦先后和拟斯卑尔托山羊草、粗山羊草，经过两次天然杂交和长期的自然选择和人工选择进化来的。但小麦经过数千年的人工栽培，如同温室里的花朵，抗病的基因逐渐丧失；而野草却因抗病性和抗逆性非常强，在自然环境中得以保存。

通过对小麦历史的研究，李振声更加坚定了这一想法，并得到了植物病理学家李振歧院士的支持。这个设想也让李振声感到了前所未有的挑战。牧草和小麦不是同一种植物，亲缘关系较远，这种杂交被称作远缘杂交。李振声的想法就好比为牧草和小麦进行特殊的“婚配”，让小麦的后代获得草的抗病基因。

李振声带领课题组，分别试用了12种牧草与小麦杂交，终于有3种成功，其中长穗偃麦草和小麦的后代表现最突出。第一步比较顺利，但难题接踵而至。其中一个严重问题是“杂交的第一代多数不育”，就如同驴和马杂交后生下的骡子不能再生育。同时，还存在“疯狂分离”的问题，杂种后代多数像草，经过用小麦对杂种两次回交后才分离出像小麦的杂种，而且后代的性状很难稳定。

要解决这些问题，就必须通过反复试验来改进。李振声和课题组的同事一起经过了近20年的不懈努力，终于培育出一批持久抗病而且高产优质的小偃系列品种。

李振声培育出的小偃系列新品种，针对不同时期的育种目标，育成了小麦新品种小偃4号、5号、6号、54号、81号等，累计推广2亿亩以上。其中小偃6号最为突出，区域试验比对照品种增产28%～31.9%，最大年种植面积超过1000万亩，开创了小麦远缘杂交育种在生产上大面积推广的先例。1985年，李振声等科研人员和他们培育的小偃6号获得了国家发明一等奖。

同时，小偃6号以高产、优质和持久抗病性等突出特点，成为我国育成品种中推广时间最长的品种。小偃6号在陕西、山西、河南、山东、河北等十余个省市已累计推广面积达1.5亿亩，增产小麦80亿斤，创造了巨大的社会和经济效益。至今，在陕西省的种植面积尚有50余万亩。

不仅是一个优良品种，小偃6号业已成为小麦育种的重要骨干亲本之一和优质源。到20世纪90年代，用其作为亲本或直接系统选育育成的品种有40余个，如郑麦9023、陕229、PH82-2-2、小偃22、小偃503、西农2611、早优504等。据统计，这些品种累计推广面积3亿亩以上，增产小麦已超过150亿斤。

勇创新：
创建蓝粒单体小麦和染色体工程育种新系统

远缘杂交对小麦遗传改良具有重要意义，但难度大、耗费时间长。为了有计划、有目的、快速地将外源优良基因导入小麦，李振声用远缘杂交获得的“小偃蓝粒”为材料建立了一套新的染色体工程育种系统。

“小偃蓝粒”是李振声从小麦与长穗偃麦草杂交后代中发现的一个小麦新种质。它是由一对携带蓝粒基因的偃麦草染色体代换了一对小麦染色体后形成的。以它为亲本与其他小麦杂交，通过染色体重组，获得了只有一条带蓝粒基因染色体的蓝粒单体小麦（蓝单体）。它可以在一个麦穗上长出深蓝、中蓝、浅蓝和白粒4种颜色的种子，根据种子颜色就可以知道它们的颜色体数目（深蓝42，中蓝与浅蓝41，白粒40）。这样，就解决了过去小麦染色体工程育种中繁殖单体必须对其后代的每粒种子进行显微镜检测才能知道其染色体数目的难题。

随后，李振声又通过蓝单体获得了大量的缺体小麦（染色体数目40），经连续自交选择，获得了自花结实的缺体小麦，并建立了快速选育小麦异代换系的新方法——“缺体回交法”，为小麦染色体工程育种的实用化开辟了一条新途径。

这是一项原创性成果，在1986年中国西安召开的首届国际植物染色体工程会议上，受到15个国家100多位中外专家的充分肯定，其中包括美国、英国、瑞典、日本等国家的遗传学会主席。1993年，李振声又在北京主持了第八届国际小麦遗传学会议。这项工作扩大了我国小麦遗传育种研究在国际上的影响，也为植物细胞和染色体工程国家重点实验室的建立奠定了基础。

攀高峰：确定小麦氮、磷营养高效利用新方向

20世纪90年代初，李振声从我国地少、人多、农业资源不足的基本国情出发，开始探索通过品种改良提高农业资源利用效率的问题，开创了以提高氮、磷吸收和利用效率为突破口，以“少投入、多产出、保护环境、持续发展”为目标的小麦育种新方向。

在李振声的带领下，全国收集了500多个小麦品种，种在两种不同的条件下，一种是施磷肥的，一种是不施磷肥的，用以比较两个之间的差异。李振声等科研人员发现，有的品种不施磷肥也能生长发育良好，因为它们可以对土壤里储藏的磷进行活化和利用。他们鉴定与筛选出了“磷高效”和“氮高效”小麦种质资源，研究和揭示了它们的生理机制与增量潜力，同时开展了相关的遗传研究，为提高氮、磷吸收和利用效率的小麦育种工作奠定了理论基础。然后，通过育种实践培育成了能高效利用土壤氮磷营养的优质小麦新品种小偃54，被列入农业部跨越计划，在河南、陕西等省累计推广700万亩。

随后，李振声又通过多学科交叉与合作，开展了提高小麦个体和群体的光合效率以及光合作用产物的优化分配研究，解决了过去长期存在的优质和高产的矛盾。最近育成的小偃81新品系，平均籽粒蛋白质含量15.53%，最高达18.81%；湿面筋含量34.4%，最高46.9%。2004年在河北省冀中南优质小麦区域试验中平均亩产1130斤，位居10个参试品种的第一名，2005年通过河北省品种审定委员会审定，受到当地农业部门的重视和农民的欢迎。

李振声早在20世纪90年代就提出了以“少投入、多产出，保护环境、持续发展”为目标的科研新方向，至今已我国重大科学计划的指导原则之一。

战略前瞻：
始终以质朴的情怀关注我国农业发展

一个战略科学家，必须具备前瞻能力。从小麦遗传育种专家到成为中国科学院院士，不管是做课题组组长、中国科学院陕西分院院长还是中国科学院副院长，粮食生产一直是李振声最关心的问题。

1985年到1987年我国粮食生产出现了三年徘徊。与1984年相比，3年累计减产965亿斤，而同期人口累计增长4895万人。面对当时的困难，李振声带领中国科学院农业专家组通过调查研究，主动向中央和国务院请战，提出在黄淮海地区进行中低产田治理、打破粮食生产徘徊的建议。

1988年1月15日至18日，在周光召院长的主持下，中科院在北京召开了黄淮海平原中低产地区综合治理开发工作会议，会议以改革的精神，动员和部署了农业黄淮海工作，总任务是围绕国家农业综合开发计划，将试区经验推广到面上，使科技成果转化为更大规模的生产力，为农业发展和粮食上台阶作出新贡献。对此，当年2月22日《人