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金秋欢畅 丰收尽望 | 山东各高校奉献科研智慧,不负时代使命

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2022年9月23日是第五个中国农民丰收节,各地农民迎丰收、晒丰收、庆丰收,以累累硕果欢庆丰收之喜。在齐鲁大地上,种类繁多的农产品遍布千里沃野,描绘着带有山东风味的醉人丰收画卷。每一颗果实的背后,都浸润着来自山东各高校科研团队的智慧结晶。

破解基因密码,用青春守护中国粮

今年6月份,山东小麦进入大规模收获期。山东农业大学培育的小麦新品种在各地表现优异,栽培管理技术也成效斐然,以实际行动交出了喜人“成绩单”。

山东农业大学农学院孔令让教授团队选育的“山农48”(用抗小麦赤霉病新基因Fhb7育成)小麦新品种,经过实打测产,平均亩产高达857.44公斤。看到自己心爱的小麦品种丰产,孔令让教授非常高兴。

“农业科研人员要保护国家粮食安全,我理解的粮食安全有两方面含义,一是量的安全,再就是品质的安全。我们找到这个基因,能抗赤霉病,分解呕吐毒素,就是更好地保障国家粮食安全,报效祖国。”孔令让说。

孔令让毕业于山东农业大学,1997年,他赴德国慕尼黑技术大学从事博士后研究,此后又相继在以色列海法大学和美国普渡大学工作,始终没有离开植物遗传学这一领域。2008年,来自母校的一纸聘书改变了孔令让的人生轨迹,他决定回到祖国。

回国后,孔令让率领山东农业大学的科研团队,向攻克小麦赤霉病发起冲击。经过反复摸索,他们最终从小麦近缘植物长穗偃麦草中找到一种对镰刀菌具有广谱抗性的基因,即抗赤霉病基因Fhb7。找到抗赤霉病基因只是第一步,如何将其转移到小麦品种,大量繁殖,提高产量才是最重要的。

接下来的数余年里,孔令让又带领团队成员继续扎根农田,进行培育携带Fhb7基因的育种杂交工作。不积跬步,无以至千里;不积小流,无以成江海。经过上万株小麦实验群体的分析和和无数次的DNA扩增实验,孔令让团队成功克隆抗赤霉病基因Fhb7并探明其遗传和分子机理,实现了重要科技突破。

硕果背后凝聚着团队每个人无数的心血和汗水。回忆起当时杂交育种工作的辛苦繁琐,孔令让团队的每个成员都感受颇深。“那时候每个人的工作量都很大,每年大田常规杂交要做一两千个组合,一个组合要做4个穗子,每个穗子大约30枚小花,每朵小花里3枚花药都要去雄,都需要人工一枚一枚捏出来”。付出终有回报。截至目前,孔令让团队培育的多个小麦新品种,累计推广面积超过3000万亩,促进了小麦产业高质高效发展,助力乡村振兴。

培育新品种,用知识服务三农

日前,农业农村部组织遴选了2022年粮油生产主导品种主推技术。根据农业农村部办公厅《关于推介发布2022年粮油生产主导品种主推技术的通知》,共遴选花生品种14个,其中,青岛农业大学农学院王晶珊教授团队培育的“宇花18号”入选。

据悉,“宇花18号”是全国首个兼具高油高油酸耐盐碱花生品种,籽仁含油率56.7%,油酸含量高达82.4%,不利于稳定的亚油酸和不利于健康的棕榈酸含量均较低,分别为2.31%和5.67%;在含盐量0.37-0.5%、pH7.5-9的盐碱地种植,表现出较强的耐盐碱性,产量与非盐碱地无明显区别;抗白绢病和叶斑病,耐涝性较强;含油量比普通花生品种高出5个百分点,可作为加工油用专用品种,含油量每提高1个百分点,纯利润可提高7%。此外,“宇花18号”为小粒中熟品种,荚果小、细长,籽仁褐粉红色、油斑重,荚果形状和籽仁表型独特,不容易与其他品种混杂,可保证花生油的高油酸质量。

谈到“宇花18号”花生品种的培育,王晶珊直言道,“研发新品种基本是灵光一现,但投入了近十年的研究”。2007年一堂细胞工程课上,王晶珊正为本科生讲授离体诱变,灵光一闪产生了将离体诱变应用于花生,进行高油抗旱、耐盐碱离体定向筛选,培育高油、耐盐碱花生品种的想法。

由于育种工作离不开田间,王晶珊一直奔波在莱阳、东营、海南、平度四个试验基地间。为了赶农时,在播种期、收获期,经常是早饭、午饭都在田间吃,晚上不黑天不收工;为了加快育种进程,每年都去海南加代;为了进行耐盐地花生的筛选和鉴定,又要去东营盐碱地试验。

时光不负有心人,王晶珊利用所掌握的生物技术手段,即利用培养基中离体诱变、离体定向筛选与常规育种相结合,获得高产、高油、抗旱、耐盐及特殊性状的花生突变体三千余份。培育的18个花生新品种,包括高产、高油、耐盐、抗旱、高油酸花生新品种,深受欢迎。5个高油花生新品种的含油率均达到57.5%以上(55%以上为高油品种),最高含油率达到61.05%,是目前国际上含油率最高的花生品种,比普通花生品种含油率提高10个百分点以上。作为榨油用,含油率每提高1个百分点,纯利润提高7%,这些高油品种对提高花生产值发挥着重要作用。6个耐盐花生品种在东营含盐率0.4-0.5%的盐碱地上种植,经专家验收,平均亩产均超过400公斤,最高亩产达到512公斤。

用知识服务“三农”奉献社会,“为农业发展尽自己的一份力量”,王晶珊为自己的梦想做出了应有的贡献。

发展智慧农业,用科技改变生活

2021年,教育部印发了《教育部关于公布2020年度普通高等学校本科专业备案和审批结果的通知》,聊城大学智慧农业专业成功获批,成为山东省内开设此专业的第3所学校。

应该如何理解智慧农业?聊城大学植物科学与技术系系主任宋勇用生活中的一个例子进行了解释,“以往耕作农田少,农民只需凭借自己的经验耕作,或用肉眼判断农田的水肥情况,就可以满足日常需求,但面对成百上千亩的土地时,肉眼就不管用了。未来通过无人机去田间拍照,传至系统进行数据分析,就可以准确的得出结论——作物缺不缺肥、土地肥沃程度怎么样等。这个“黑科技”依赖于前期建模、建立数据库,建好之后,系统会根据数据直接得出明确指令,是灌溉还是施肥等等。”

智慧农业的关键特征即以一个智能数据为中心的服务平台,通过云计算等技术综合应用在农业生产过程中,使得信息收集更完善、透明,让农业生产更有智慧性。像是前端可以为农产品种植、采摘提供智能决策,终端可以为农产品提供食品溯源。

“发展智慧农业,开创新型农业生产经营模式,根本在于培养新型农业人才”,宋勇说道。农业作为最基础的传统行业,农业数字经济与工业、服务业等领域相比,潜力巨大。据预测,2022年中国智慧农业潜在市场规模将达到743亿元,在智慧农业高速发展的背后,是精通现代信息技术、物联网、大数据等技术的农业人才的缺失。

聊城大学的教育者们坚信,唯有坚持培养相关人才,完善智慧农业教育体系,加强人才储备和梯队建设,才能形成我国智慧农业人才高地。为此,他们结合专业特色,开设院士零距离、实验实践基地、产学研一体化等多种培养模式,“软硬”兼备,将学生培养为能够掌握人工智能、物联网、大数据、云计算等技术的新型农业人才,更好为数字信息农业建设服务。

截至目前,聊城大学智慧农业专业参与开发的多种智慧化农业技术,已被应用到农作物种植的各个方面,智能温室、无人机喷洒农药、无人机田间图像采集、计算机全程监控作物生育过程、遥感分析作物生长状况等给种植户们带来了极大的便利。可以想见,在数字智能技术的赋能下,智慧农业将在未来描绘出崭新的农业新图景。

稻穗卷起千层浪,瓜果飘出万里香。在这丰收的季节,一粥一饭,当思来之不易。正是有了高校科研团队的不懈努力与辛勤付出,才让我们拥有富足及安稳的幸福感,也创造了丰收的五彩景象。日前,教育部印发的《关于加强高校有组织科研推动高水平自立自强的若干意见》,就推动高校充分发挥新型举国体制优势,加强有组织科研,全面加强创新体系建设,着力提升自主创新能力,更高质量、更大贡献服务国家战略需求作出部署。这为山东各高校农业科研领域的人才带来了新的机遇,以期在齐鲁大地的良田沃壤上书写高质量发展的新篇章。

( 文:杨文慧  素材源于学校官网)

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