八倍体小黑麦

具有可育性

普通小麦是异源六倍体（AABBDD），其配子中含有三个染色体组（ABD），共21个染色体；二倍体黑麦（RR），其配子中含有一个染色体组（R），含7条染色体。普通小麦与黑麦杂交后，子代体细胞中含四个染色体组（ABDR），由于这四个染色体组是异源的，减数分裂时联会紊乱，极难产生可育配子而高度不育。若子代染色体加倍则形成可育的八倍体小黑麦AABBDDRR。

发明者鲍文奎

20世纪40年代，鲍文奎通过育种实践和基础理论的探讨，决心应用细胞遗传学理论，开辟农作物育种新途径。这一科研目标，不是偶然地、顺顺当当地确定的，而是他面对激烈的国际遗传学学派之争，做出的自主抉择。当时，孟德尔——摩尔根遗传学，在苏联和我国受到以李森科为首的生物学家的批判。鲍文奎分析了两派的理论和争论焦点，结合自己的实践，他认为，摩尔根着力研究的由基因组成的染色体，的确是生物遗传性状传递的物质基础。染色体的变化规律，正是物种发生变异的内因。掌握了染色体的变化规律，利用有利的变异，便能改良作物品种。鲍文奎从普通小麦的自然发展史中得到重要启示。他深信，根据四倍体小麦与二倍体节节麦天然杂交，杂种的染色体数目经过天然加倍，最后进化成六倍体小麦的途径，可以探索人工进化育种技术。这是将小麦与黑麦进行有性杂交，再对杂种的细胞染色体数目进行人工加倍，人为地将两个不同属的物种合并成一个新物种，利用人造新物种培育麦类新作物，为发展粮食生产服务。他认为这一多倍体育种途径是有理论依据的，便大胆从事育种实践，先后在国内外刊物上发表了“小麦矮生性的遗传”、“关于五倍体小麦杂种的遗传评论”、“普通小麦的减数不配对基因”等8篇论文。

1947年秋，他到美国加利福尼亚理工学院生物系化学遗传专业当研究生。通过学习和科研，他进一步认识到了多倍体育种具有广阔的应用前景。在高等植物中，至少有一半物质是通过染色体数天然加倍进化形成的。根据自然界物种进化规律而创立的人工加倍染色体数目的多倍体育种，已经成为物种人工进化的实践，可以用来快速制造新物种，培育成新的优良作物。

1950年秋，鲍文奎回国，在四川省农业科学研究所主攻小黑麦、大麦、黑麦和水稻等谷类作物多倍体育种。两年时间，他和助手严育瑞便获得了第一批多倍体原种。1954年，用多倍体品种间杂交来改进多倍体新物种取得了可喜的进展，高产优质的中国多倍体新物种成功在望。

然而，“李森科主义”之风刮到了中国，批判摩尔根遗传学。他们不仅围攻他搞“反动的摩尔根主义的把戏”，而且把他的科研材料和成果也毁掉了，多倍体育种工作被查禁。鲍文奎坚持真理，认定多倍体育种是人们根据自然界物种进化规律而创立的物种人工进化科学。他在高压下据理力争，上书农业部，强烈要求恢复多倍体育种工作。他的申诉受到中共中央宣传部和农业部的重视，多倍体育种研究恢复了。1956年6月，中国科学院刊物《科学通报》发表社论，评述鲍文奎受压制这一典型事件，论证在科学事业中贯彻百家争鸣方针的重要性和迫切性。同年8月25日，《人民日报》发表鲍文奎的署名文章“我们研究多倍体前后”，表明了党报对受压科学家的支持。科学出版社也出版了鲍文奎、严育瑞合著的《禾谷类作物的同源多倍体和双二倍体》一书。

当时为了寻找替代秋水仙素的药剂（进口的费用高），他们接连做了多种国产药剂的对比试验，在1961年发现了一种廉价易得的药剂“富民隆”，能代替秋水仙素。由于这一染色体数目人工加倍的技术革新，加上简化了制种手续，更使制种效率大大提高，小黑麦原始品系由一年只能制造一二百个，提高到一年可以制造出2300多个。他们总共制造出4700多个八倍体小黑麦原始品系，估计是同时期国外制造的八倍体小黑麦原始品系总数的10倍。他们利用自己制造的这批丰富育种材料连续配制了成千个杂交组合，一代又一代严格选育，一步步解决小黑麦结实率低和籽粒不饱满的问题。到了1966年，便基本培育成功可用于生产的“小黑麦二号”、“小黑麦三号”等人造新作物良种。同时鲍文奎总结了国外同行的研究经验教训，实行籼粳稻之间不同类型的杂交，制造了大批四倍体水稻的育种材料，使四倍体水稻的性状改进出现了可喜的效果。

意义

小黑麦的培育成功，不仅为我国增添了一种新的麦类细粮作物，更重要的是进行了一场人工加速小麦进化过程的实验，突破了一般育种方法仅能在同一物种的范围内培育差别不大的品种的局限性，为我国的作物育种事业开辟了一条新途径。国外育种学家也曾试图培育成功具有优良品质特色的八倍体小黑麦，但由于难度太大，70年代以后都转向培育六倍体类型的小黑麦了。鲍文奎和助手们以自己成功的实践和有创见的20多篇科学论文，使我国异源八倍体小黑麦育种工作跃居世界领先水平。

六倍体小麦，从四倍体小麦与二倍体节节麦天然杂交到杂种细胞染色体数目天然加倍，再到其后的适应、改进，已经历了八千多年时间。而鲍文奎他们制造、培育成功的小黑麦这一麦类新作物，却只花了20余年时间，这是何等迅速的人工进化！

正当鲍文奎筹划鉴定、示范、推广小黑麦的关键时刻，“文化大革命”开始了，他的育种科研险遭灭顶之灾。他在受迫害时，仍然千方百计抢救珍贵的育种材料，并且亲自到西北、西南推广“小黑麦二号”和“小黑麦三号”等良种。几年功夫，使种植面积达到40多万亩。广大高寒山区人民有了优质的细粮作物。1975年7月25日，新华社以“奋勇攀高峰——记我国农业科学工作者培育成功异源八倍体小黑麦的事迹”为题，报道了鲍文奎和他的同事们培育小黑麦的事迹。随即，农林部召开了全国性现场会，进一步推广小黑麦这一新作物。

20世纪70年代，在推广“小黑麦二号”和“小黑麦三号”等第一代小黑麦良种的同时，鲍文奎和他的助手开始培育早熟、丰产、优质、易脱粒的中矮秆八倍体小黑麦良种。经过10年努力，实现了育种目标，培育成功“劲松5号”和“劲松22号”等第二代小黑麦良种。这批良种的突出特点是稳产、优质、耐瘠薄土壤、易脱粒，对白粉病免疫。经贵州西部丘陵地区大面积推广，表明第二代小黑麦良种对发展我国丘陵旱地的细粮作物具有重要作用。

后来，鲍文奎和助手又再接再厉，培育第三代矮秆小黑麦良种。他们已掌握了充足的八倍体小黑麦矮秆品种资源，从中优选出了一些株高与普通冬小麦相近的育种材料。为了加速培育出适宜在我国小麦主产区推广的第三代矮秆小黑麦良种，他们在我国小麦主产区黄淮平原的河南南阳建立了矮秆小黑麦鉴定、选育、试验、示范基地，进行加快优化育种的研究，培育出了第三代矮秆小黑麦良种。

中国首创的人造麦类新作物八倍体小黑麦，由于具有品质佳、抗逆性强和抗病害等特点，比起世界上种植面积最大的主体粮食作物小麦来，是优越性更强的麦类细粮作物。随着第三代矮秆小黑麦的育成，小黑麦将从高寒山区、丘陵旱地扩展到平原小麦主产区，在生产上应用的前景会越加广阔。

按照达尔文的物种演化学说，作物品种演化进程只能是渐变，而不会是突变；人工不能制造新物种，而只能在原有物种的范围内改良；人工培育的作物品种，短期内不可能演变成新物种。而多倍体育种可以引起物种突变，产生新物种，这就以有力的事实发展了达尔文的物种渐变论，开辟了人工制造新物种和快速培育新作物的新天地。

《禾谷类作物的同源多倍体和双二倍体》一书是鲍文奎和严育瑞初期多倍体育种的研究总结。实验结果证实所有人工多倍体，不论同源或异源均不同程度地存在着结实率下降和种子不饱满的严重问题。四源四倍体籼稻的结实率一般远比粳稻的高，而四倍体籼粳杂种的结实率则更高。这预示人工多倍体的种子饱满度和结实率问题有可能通过多倍体品种间的广泛杂交选育而获得解决。这一预测在20世纪60年代从同源四倍体水稻和异源八倍体小黑麦上都陆续得到了证实。

“中国的八倍体小黑麦”（Aduances of Science In China（B）VOI．3）是一篇关于八倍体小黑麦40年研究工作的总结。文章总结了有关大量制造八倍体小黑麦原始品系的方法、经验、创新，以及对小麦与黑麦可杂交性遗传的见解。同时系统地阐述了小黑麦育种3个阶段的特点及其主要结果。对于各阶段育成品种的推广情况和经验教训，也作了简要的说明。这是一篇八倍体小黑麦在中国初期发展史的实况记录。

（摘自《中学课本中的生物学家和医学家》）

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