民营企业小麦育种发展历程

民营企业小麦育种发展历程,第1张

大家好,我是“一麦众承”第6组的朱俊科,我们组的组长是来自河南天存种业的张保亮老师,组员有刘源海、赵鹏飞、陈文超、方正武、刘江、刘静、孙苏阳、安庆学、何一哲、冯素伟、陈令志、许云峰、李锋、薛德、晨龙等老师和我。按组长张保亮老师安排,代表第6组值日。非常感谢 “一麦众承”这个平台,让大家可以互相学习、共同提高。两个群有机融合后,群里一下子多了很多专家,在此也向各位专家问好!并邀请各位专家适时来我公司指导工作。现简要介绍一下我们小麦育种工作情况,请各位老师不吝赐教!

一、与种子结缘

我于1997年进入山东农业大学食品科学系学习,偶然机会结识了山东农业大学宿令、王守义老师(当时两位老师在山东农业大学种子公司负责),后机缘巧合与于元杰教授和赵檀方教授(当时D9401正火)相熟。从两位教授那里要点早代种子,自己在老家选着玩,纯属个人自娱自乐(从来也没有想过报审)。

农大毕业后,本想去报效祖国,怎奈上大学学习稀松,一直找不到工作。后在于元杰老师推荐下进入淄博市农业局下属种子公司--淄博大地种业工作。因本人非常珍惜来之不易的工作机会,吃苦耐劳,工作勤快,比鸡起得早,比狗睡得晚,比驴干活多,比孙子态度好。后被领导委以重任,担任总经理助理,负责企业种子生产和经营。(国有企业末期,经营规模上不去,科研领导也不重视,在此期间还是有一搭无一搭的选着玩。还时常回农大拿老师的早代材料。有多位知名专家都给过我:孙兰珍教授、王洪刚教授、李安飞教授、田纪春教授、高庆荣教授等等。这期间也曾经拿品系参加省区试,根本过不了预备试验。)

2005年淄博大地种业改制,我被下岗。在一切皆无(无厂房、无设备、无技术、无资金、无人员)的情况下,成立了淄博禾丰种子有限公司,破釜沉舟,“选着玩”也一度停了,虽然成立了公司,但是第二天是否还开门,自己都说不清楚,可谓前途渺茫。后来在山东农业大学领导、老师支持下,在我们公司建立了山东农业大学教学科研与就业实践基地,请老师们名正言顺的到禾丰指导工作。

高庆荣教授鼓励我说:如果不干更没有出路,反正你啥也没有,就赌一把呗。(当时说:企业不搞科研是等死,搞科研是找死)。于是,高老师带着他的材料,整合我的材料,领着他的研究生一起帮我们建起了五亩地的小麦育种田。真正开启育种苦旅(我们育种起点非常高,一起步就是大学水平!!)。

同时为了支持公司生存和发展,赵檀方教授把他育成的山农8355、山农14和15三个小麦品种,授权给我们生产销售,使企业维持运转。随着公司市场推广能力的增加,山农15成为山东省主导品种,禾丰种子的社会影响也逐步扩大。

二、育种初见成效

两年后我们的育种地就到了200多亩,各种类型的材料都舍不得扔,包袱越来越重,本身就没有科研人员,每年都在疲于种和收,材料根本看不过来。马上种了,麦子都爬满了蛾子,室内考种还忙不完。

这个时候又在赵檀方教授带领下,重新梳理,压缩规模,减轻负担,并带着翟林德(多年跟着赵老师在山东农业大学做辅助育种工作)重新把育种地压缩回了五亩地(只要有时间就下地、下地、再下地,能多看一遍是一遍,每多看一遍就有一遍的认识)。

民营企业小麦育种发展历程,图片,第2张​我和赵檀方老师在最新育成超早熟、高产小麦“齐民28号”田间
民营企业小麦育种发展历程,图片,第3张

                 我和赵檀方老师在田间地头

后来赵檀方教授退休,我软磨硬泡邀请赵老师到我们公司主持小麦育种。为了让赵老师留下来,我成立了淄博市首家民营农业科学研究院:淄博禾丰种业农业科学研究院,聘请赵檀方教授出任院长。后来马甲良、陈作义等同志先后到公司工作,算是给赵老师配备了助手。我们又经历了多次屡战屡败、屡败屡战的艰难过程····直到SH4300(山农28号)、SH5195(山农27号)的育成,重新提振了信心。

1、SH4300(山农28号):

2010~2011山东省高肥组预备试验,第一名。

2011~2012山东省高肥组区试第一年,第一名。

2012~2013山东省高肥组区试第二年,第一名。这一年被山东省种子管理总站推荐参加了国家高肥区试。

2013~2014年山东省高肥组生产试验,第一名。

2、SH5195(山农27号):

2011~2012山东省旱肥地区域试验,第一名。

2012~2013山东省旱肥地区域试验,第一名。这一年被省种子管理站推荐参加全国高肥组试验。

2013~2014 山东省旱肥地生产试验,第一名。

比以上两个品种晚参加一年区域试验并同步试验的SH5099(比SH4300晚一年)也是从预试到生产试验四年都是高肥第一,SH 5186一直也都是高肥前三名。旱地品种齐民6号也一直是山东第一。2015年山农32(SH5099)和山农31号(SH5186),以及齐民6号通过山东审定,这一年我们一次性通过三个小麦品种审定,无论数量和质量都是山东第一,业界沸腾。周新国老师专门给写过一篇“左手企业家,右手育种家”的文章刊发在农村大众报上。

三、政府支持,成效显著

由于公司两年审定品种占了山东省的三分之一,育种成效突出。得到政府的大力支持,在政府和有关部门的支持下成立了“淄博禾丰种业科技有限公司”。同时把山农31号、山农32号,山农27和28进行了科技成果转让:山农31号转让了370万,山农32号转让了600万,山农27和28打包转让了589万。有了资金公司开启了二次创业。我深深的体会到,企业发展没有政府支持不行,即使有政府支持,没有品种也不行。

在赵檀方老师的带领下到现在为止已经育成国审品种12个(次),省审品种25个(次)。

民营企业小麦育种发展历程,图片,第4张

       山东农业大学米庆华处长看望赵檀方老师

2022年集早熟、高产、多抗及广适于一体的小麦新品种SH4028完成了所有试验程序,通过了山东省审定,是山东乃至是不是全国第一个比对照济麦22早熟三天以上,株高矮8厘米。省里试验多年都比对照济麦22增产5%以上。

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                  齐民23在长青国家试验点

从系谱分析,其来源可追溯到亚、欧、美洲等国家、既含有国内外小麦矮源、抗源和丰产源。遗传基础极为丰富。

它的同组合品系SH4103,比它成熟还早,产量还高,也进入到了山东省生产试验阶段,并被推荐参加国家区域试验。

  育成品种一览表:

民营企业小麦育种发展历程,图片,第6张
  完成试验程序待下号品种一览表:民营企业小麦育种发展历程,图片,第7张
​   目前参试品系:民营企业小麦育种发展历程,图片,第8张

四、育种方法

我们确定了以“早熟高产为育种目标”的育种方向。以选育早熟、高产为主要育种目标,以产量构成因素为基础,以降低株高增强抗倒性,以抗逆为突破口,以高效低成本育种技术为支撑,以早熟偏多穗类型品种为重点。实现大面积测产,将多光谱飞机遥感技术应用到测产当中去:小区基本苗、面积测量、株高、落黄早晚、抗病性、生物量预估测产全部交给无人机进行初测,对无人机初测入选的小区再去人工复测,使我们小区鉴定达到近五千个,接近一百亩地。使大面积测产成为可能。

按照赵檀方教授指导的派生系谱法处理后代材料。认真配制组合,二代单粒播种选单株(只在二代选单株,其他世代都是选穗,大大降低工作量)。三代开始测产,同步单粒点播并保留部分种子。按水地旱地同步设重复鉴定产量。 

民营企业小麦育种发展历程,图片,第9张

     赵老师退而不休,70多岁,依然天天下地

1、水地和旱地都增产的列为重点组合,重新回去选单株,并多选,来年并将保留种子拿出来复选。作为重点。

2、水地和旱地单一增产的列为普通组合,重新回去按照增产类型选取部分单株。3、水地和旱地都减产的,根据情况少选部分单株或不选。大大提高了淘汰率。

因为我们是民营企业,好钢用在刀刃上。用有限的钱,做最多的事情。精确播种,严格基本苗。测产世代除了正常防虫和浇水施肥以外,其他性状一概不调查(尽量节约开支)。所有都归结到产量上去,只有参加品比以后再调查其他性状(这也是被没有钱逼的)。

好组合仅有几个,如果遇到好的组合一定要认真选,绝不放过好的类型。重点组合认真选:济麦22/6125这一个组合审定三个品种--山农27号(山东旱地对照品种,通过山东旱地和国家高肥审定)山农28号(山东审定、国家南、北片审定)山农31号(山东审定)。

良星619/山农17这一个组合育成五个品种:太麦198、齐民15、圣麦102、齐民10号(国家完成所有试验程序,产量都是第一。因为DUS没有出来,没有审定)SH9832(山东省历年产量都是第一,DUS晚了一年没有审定)。

民营企业小麦育种发展历程,图片,第10张​       齐民28号在田间:株高明显矮,成熟明显早

该育种方法的优点是可以早选出品种,省工省力。但是世代短,边试验边选纯。在审定需要提供DUS以来,好多材料通过了试验,但是还没有选纯(DUS出不来,目前山东的情况是即使试验结束,无DUS不予审定,即使后面有了,也不给审定,造成多个品种通过区试产量极高,但是没有通过审定)。现在我们放慢了参试品种的速度。

五、名师指导,应用新技术新方法

人的成长和企业有时候是很幸运的,有低谷也有坦途。在我与禾丰种业的成长道路上赵檀方等教授一直对我持续支持,不离不弃。后来,遇到植物学家匡廷云院士,建立了院士工作站。同时,把她与李振声先生合作的成果和我分享,安排她的博士研究生济南大学植物学科带头人秦晓春,把植物工厂的思路应用到我们小麦育种上,带领她的研究生对我们现有的材料进行了光合速率测定,(人生有时候就有那么多的巧合,秦晓春教授和我是大学同班同学),测定出山农28号等一批材料光合速率特别快。共同研究利用增加光照,把我们原来的小麦育种从一年两代到现在的一年四代。

第二年,匡先生介绍美国科学院院士朱健康到我们禾丰种业微服私访,朱先生看到我们的工作情况以后,确定把基因编辑育种给予我们支持,把我们的材料带回他的实验室,现在经过基因编辑的一批材料已经走出实验室,种植在了我们的育种地里。

2016年山东省农业厅组织专家检查春季生产,赵振东院士带队到禾丰种业,经过简单交流,赵振东院士亲切的说:听说檀方退休以后还干着,就在这里呀,小伙子你要加油呀,如果需要我,就找我....后来一直得到赵院士的支持与指导(给予好多种质资源)。

感谢我们当地政府组织的院士专家进临淄活动。2017年匡院士来临淄,带来一批专家,2018临淄区政府专门为我们禾丰种业举办院士专家进临淄的活动,凸显政府支持。来了四位院士,除去以上三位院士以外,特别有幸认识法国欧洲科学院外籍院士兰玉彬教授,把我们的育种带到了另外一种新的高度。兰院士是做智慧农业的,在我们企业做了全国第一家生态无人农场,看到我们育种依然是“用牙咬、用眼瞪、一把尺子、一杆秤”的时候,他跟我聊。搞育种的大部分是懂遗传学的,做基因的,搞智慧农业的大部分是搞计算机的,做表型的,如何把我们生态无人农场的做法应用到育种当中就是一个提升,如何把“基因组学和表型学融合”就到了国外育种的4.0了。如何我们再提升“常规育种、生物育种、信息技术和人工智能”,你这里是最具备条件。可是我不会呀。兰老师说:你加入我们团队,读我的博士吧。于是我成为了兰老师全日制的博士研究生。我的博士课题是智慧小麦育种。我的博士课题2022年拿了山东省的重点研发计划,获得1000万 的财政资金支持。

民营企业小麦育种发展历程,图片,第11张

                     我和兰玉彬教授

1、现在的主要做法是:

一代:

大田收获杂交一代种子收获杂种(如果在6月20日催芽,春化就可以,第二年种到大田就是第五代)。提前把杂种一代(9月20日左右)种到大田中,单粒播种200粒。

11月底把完成春化的一代种子移植到温室,缓苗一周。立即加温(温度20~30),补光至22小时(光是红、兰、橙光),记载每个组合性状,根据杂种优势淘汰部分杂种优势不明显组合。

2月初开花授粉15天以后,收获中选组合,整株拔出(记载株高、分蘖、穗数)倒挂于温室,继续加温。后熟三天。烘干脱粒,室内考种再淘汰、选择。

二代:

选取部分中选组合种子,按组合株系:用双氧水,冰箱冷冻处理,然后萌动种子种到大田,3月初移栽至温室,温室内记载性状。淘汰不合适株系。4月底收获。

三代:

选取部分中选组合株系种子同5进行催芽,然后移植到春化箱中,春化箱用  恒温箱在4~8度四周左右。

6月初春化结束种子放置架子上移到有空调的办公室,低于24度开空调加温,高于30度开空调通风降温。

7月底8月初收获种子。

四代(第二年):

收获后的种子认真室内考种,每个组合株系选取200粒,单粒播种(10厘米一棵)于10月初种植到大田,同时混选株系分别种到水地和旱地测产,分点播和条播测产,产量(水旱)都高的株系重新回到点播的行中选单株(好的单株),并作为重点组合和株系,重点单株多选,产量只有一个高的作为一般株系,重新回去点播区选好的单株。产量都不高的组合和株系淘汰,不选。

五代(第三年):

中选组合室内考种淘汰,继续按照育种要求种植测产,继续选纯。

六代(第四年):

继续重复五代工作,同时好的株系参加预备试验。

七代、八代、九代继续选纯,参加国家及省试验,通过审定。

2、智慧育种鉴定方法

用无人机可见光淘汰不抗冻的品系(及株系)

用无人机可见光标记返青早晚(迟),两极分化情况。

用无人机处方图测量小区面积。

用无人机标记材料的繁茂性好的,测植被指数。

用无人机记载落黄性好和差的、早衰的,淘汰特别晚熟的。

用无人机标记测量株高,估测基本苗、估算亩穗数、穗粒数、估测产量。

用无人机飞拍照,图像拼接、利用envi软件算小区内缺苗情况和穗行长度。利用实际收获数量折算产量。

利用多光谱相机测氮磷高效品种以及光合速率快的品种。

六、专家支持,发展迅速

公司得到诸多专家的大力支持:2016年专家李平华出任我们实验室主任:帮助我们启动分子标记辅助育种。

民营企业小麦育种发展历程,图片,第12张

我、赵檀方老师、西北农林科技大学王东教授田间数据调查

  国家专家王东教授给我们的育成的品种研究配套栽培技术,使良种良法配套。山农28号多年以来推广面积居山东第二、全国第四有密不可分。2020 年山农28号在王东提供栽培方式,兰院士团队生态无人农场技术加持下以856.9公斤刷新全国的最高产记录。李斯深教授也给予提供育种资源,多次到企业指导。2019年李斯深依托我们企业入选泰山产业领军人才。

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赵檀方、李斯深老师查看试验田,并商议制定育种路线

2022年兰玉彬教授出任教授委员会主任,禾丰种业在山东理工大学、山东农业大学、青岛农业大学的帮助下获得山东省工程技术中心。

2022年岁末,禾丰种业成功通过国家验收,成为国家小麦育繁推一体化企业。

作者简介:  朱俊科  男  在读博士 正高级农艺师。山东农业大学淄博校友会会长。中国科协十大代表、山东省政协委员、淄博市人大常委会委员、淄博商会副会长、临淄区科协副主席,大学生互联网+创新创业大赛评委、中国博士后创新创业大赛评委。

师从赵檀方教授从事小麦育种科研、农业技术推广及产业化;师从兰玉彬院士,参与生态无人农场和生态循环农业建设,并成为智慧育种的积极参与者。在赵檀方教授带领下现已创制小麦种质730多份、育成通过国家审定小麦品种12个(次)、省级审定25个(次),累计推广面积超过7000万亩、增产粮食42多亿公斤,为农民增收84多亿元,创造了560亿元的社会效益。
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