——对话农业农村部花生生物学与遗传育种重点实验室主任、山东省花生研究所所长张建成
●这些年,我们以青岛为基础,建成了15处新品种新技术示范转化基地,进一步覆盖黄淮、东北、西北等主要花生产区,就是想让科研成果尽快转化为生产力
●20世纪90年代,我国花生种植基本是“看天吃饭”,亩产只有100多公斤,而且生长期要150天左右。这就从另一方面代表着,花生收获完就错过了小麦种植的黄金期,花生种植跟主要粮食作物“争地”。产量低,还影响主粮种植,所以当时老百姓说“种花生不划算”。我们的科研攻关就是解决这些问题
●我们还开发了功能性花生品种黑花生、富含花青素原花青素红皮花生等。这些花生具有抗氧化、预防心脑血管疾病等保健功能,虽然亩产比普通花生略低,但售价能高出50%,亩均效益能达到2000多元,农民愿意种、企业愿意收,已形成了良性循环
●现在的育种技术就像给花生“精装修”,未来要实现“私人定制”,让每一粒花生都能满足特定需求。因此,在技术创新方面,基因编辑、高效遗传转化是我们重点攻关的方向
●青岛有得天独厚的自然条件、强大的科研实力、完善的产业基础,只要我们抓住机遇,补齐短板,聚焦科学技术创新和产业升级,就一定能让青岛花生产业持续领跑全国,让这粒小小的花生,释放出更大的能量
张建成,1970年2月出生,山东莱阳人,农学博士、研究员。现任农业农村部花生生物学与遗传育种重点实验室主任、山东省花生研究所所长。深耕花生科研工作34年,致力于花生育种、产业服务、科技下乡等工作,是我国花生科技领域的领军者。
在山东省花生研究所的试验田里,张建成弯腰拨开一株花生,仔仔细细地观察其生长情况,眼神里满是慈爱与坚定。记者正常采访时得知,他刚从新疆尔自治区回来。不久前,在喀什地区英吉沙县色提力乡,由山东省花生研究所组织实施的“重度盐碱地春花生高产示范田”项目创下了一项新纪录——在土壤全盐含量10.19‰—13.05‰、土壤pH值7.72—7.87的典型重度盐碱环境下,示范田花生最高亩产达622.7公斤。
这一成果不仅颠覆了“中重度盐碱地花生难以生长”的固有认知,为南疆重度盐碱地改良利用提供了新路径,也为张建成的研究生涯再添一抹亮色。
如果说杂交水稻守护了中国人的“饭碗”,那么花生作为我国重要的油料与经济作物,承载着保障粮油安全、丰富餐桌供给的重要使命,就是中国人的“油瓶子”。以张建成为代表的科研工作者,正用智慧和汗水守护着“油瓶子”安全。
34年与花生相伴,张建成作为主要完成人获得科技成果奖励22项,这中间还包括2项国家科学技术进步奖二等奖、2项山东省科学技术进步奖二等奖。他见证了中国花生育种从“大海捞针”到“智慧精准”的跨越式发展,推动了花生亩产从不到200公斤增长到最多可达700多公斤,也让花生加工产业链从“低端低值”迈向了产业链、价值链的高端。
从田间地头到实验室,从育种攻关到产业服务,从国内推广到国际输出,张建成和他的同事们不断书写着花生科研的新篇章,让这粒小小的花生为保障国家粮油安全、推动乡村振兴作出更大贡献。
记者:很多人觉得农业科研又苦又累,您当初为何会选择花生这个研究方向?您在工作中还不断精进学业,直到读完博士学位,是什么支撑着您一路坚持下来?
张建成:在山东、在青岛,花生都排在小麦、玉米之后,是大田农作物中的第三大作物种类。而且它既是经济作物、油料作物,也是优质的植物蛋白来源,是大豆蛋白的有益补充。
我与花生的缘分,是从小耳濡目染结下的。我父亲是花生所的工作人员,小时候我经常跟着他去试验田,看老专家们趴在地里观察花生长势,那种专注力和神圣感,在我心里埋下了种子。所以,20世纪80年代末考大学时,我顺理成章地报考了山东农业大学。有人说,“种地还要上大学吗?”但在我看来,农业里藏着大学问——为什么花生有的高产有的低产?为什么有的耐旱有的怕涝?这样一些问题都等着被科学解答。
毕业后,我被分配到花生所种质资源课题组工作,跟着老专家们,从观察材料、繁殖种子、保存资源这些基础活干起,往返在田间地头和实验室之间。工作几年后,我越来越觉得知识不够用。尤其是兼职管理岗位当了副所长、所长后,要管理和服务上百号博士、专家,指导各类科研项目,自己没点真本事可不行。到山东农业大学读博的时候,我已经是正高职称,从功利的角度说,学历对升职没有帮助了。但学无止境,越研究,我越是想把花生生长发育的科学道理进一步搞清楚。
农业科研确实苦,风吹日晒是家常便饭,育种周期长、见效慢,有时候一辈子可能培育不了几个好品种。但支撑我的,一是情怀,二是责任。小时候看老专家们蹲在地里的身影,觉得农业科研是件神圣的事;工作后发现,我国花生存在产量偏低等问题,更坚定了我搞科研的决心。看着自己培育的品种和研发的技术推广到田间地头,看着农民丰收时的笑脸,那种成就感是什么都替代不了的。
记者:20世纪90年代,中国花生面临着产量低、不能与粮食作物间作轮作等问题,您和团队是如何一步步突破这些难关的?
张建成:20世纪90年代,我国花生种植基本是“看天吃饭”,亩产只有100多公斤,而且生长期要150天左右。这就从另一方面代表着,花生收获完就错过了小麦种植的黄金期,花生种植跟主要粮食作物“争地”。产量低,还影响主粮种植,所以当时老百姓说“种花生不划算”。
首先是缩短花生生育期,培育中熟甚至早熟品种。通过反复筛选和杂交,我们把花生的生育期从150天缩短到120—130天,这样一来,花生从单纯的春播增加到麦套和夏直播,部分解决了跟主粮作物争地的矛盾,种植培养面积一下子就扩大了。
其次是提高产量。比如,我作为主要完成人之一获得2008年度国家科学技术进步奖二等奖的“花生高产高效栽培技术体系建立与应用”项目,便针对产量难题取得了系列突破。该项目系统研究了花生叶片衰老机理,找到了高产花生叶面积峰值临界指标,提出了延缓衰老、提高果重为主攻目标的花生高产新途径;率先明确了花生连作障碍的主要成因;研究提出了小麦-花生两熟制一体化施肥原理;创建出春播、连作和小麦-花生两熟制3套花生高产栽培技术……项目实现了春花生亩产达698.7公斤,仅2004年到2006年之间,在山东、河南、河北、安徽、江苏、辽宁6省推广的新增效益就超过76亿元。
记者:您作为主要完成人获得的国家级、省级科技奖中,大部分都与花生良种选育紧密关联,能不能请您详细的介绍一下这些成果?
张建成:在花生种植领域,有句老话叫“有收无收在于水,收多收少在于肥”。但我国淡水资源有限,尤其是花生多种植在丘陵山地和沙质瘠薄地,干旱问题突出。要实现“节水”与“高产”兼顾,就要培育抗旱节水的新品种。
获得2023年度国家科学技术进步奖二等奖的“花生抗旱高产优质新品种培育与应用”项目,就培育了“少喝水也能多结果”的新品种。该成果通过分子标记辅助育种技术精准定位抗旱基因,把抗旱性状和高产性状结合起来,育成“山花9号”等6个抗旱高产新品种。这些新品种在少浇水甚至不浇水的情况下产量不仅不减少,还能增产,填补了我国抗旱高产花生育种的空白,在全国多个干旱地区推广,生态效益和经济的效果与利益显著。
“巧妇难为无米之炊”,花生育种离不开优质基因资源。为此,我们系统开展了花生种质资源收集保存工作,通过深入生产一线挖掘、通过国际交流补充等方式,累计收集国内外花生资源2000多份,并详细对各类资源性状特征进行标记和分类。“花生品种资源搜集、保存、研究及利用”成果获得2000年山东省科学技术进步奖二等奖,当时所收集的资源便位居全省首位、全国前列。如今,这个资源库保存量已增至5000多份,不仅守护了国家宝贵的花生基因资源财富,更为花生精准育种、分子育种筑牢基础。
获得2018年度山东省科学技术进步奖二等奖的“花生远缘不亲和野生种利用关键技术与新品种培育”项目就得益于此。野生花生在成长中进化出了抗旱、抗涝、抗病、抗虫等优良性状,但产量较低;栽培种产量高、品质好,却丢失了很多抗逆性状。我们就像“红娘”一样,通过杂交技术把野生种的优良基因导入栽培种,创制出抗逆高产花生新种质上百份,并从中选育出“花育31号”“花育44号”“花育9610”“花育661”等花生新品种。
其中典型代表“花育31号”就像花生里的“硬汉”——遇到干旱、病虫害大暴发时,其他品种可能减产绝收,它却能正常生长结果。这个品种在山东、东北等北方产区推广,成为很多农民的“备用种”。而该项目创制的新品种多年来累计推广超2200万亩,新增产量超6亿公斤,新增经济效益超37亿元。
记者:现在山东花生平均亩产已经接近300公斤,精准、高效育种功不可没。随着育种技术的不断迭代,花生育种已经从早期的农家品种筛选,到人工杂交打破自花授粉限制,再到分子标记辅助育种,迈向了智慧育种、基因编辑的新阶段。您如何形容这种“代际更新”?
张建成:以前育种是“大海捞针”,要在成千上万份材料里凭经验筛选;现在是“精准制导”,通过分子标记等技术找到控制高产、抗逆、优质等性状的基因片段,就像给基因做“CT”,能精准定位优良性状,让育种效率提高了好几倍。花生育种就像搭积木,要把不同品种的优良性状集中起来。以前是瞎摸乱搭,现在是按图索骥——是科技让育种从“靠运气”变成“靠实力”。
记者:作为花生育种的核心阵地、花生种植的关键产区,山东青岛的花生产业有哪些独特优势?这种优势是如何形成的?
张建成:山东是花生产业大省,播种总面积900多万亩,总产量270多万吨,种植加工业总产值330亿元——无论是种植培养面积还是产量,在全国都名列前茅。青岛作为山东花生产业的核心区域,播种面积近百万亩,产量30多万吨,种植加工业总产值超过35亿元。
对青岛的花生种植及花生产业来说,适宜的自然条件给它打造了“宜居环境”,科研给它装上了“智慧大脑”,产业发展给它搭建了“展示舞台”,因此其才能在国内外市场上脱颖而出。
青岛的花生产业优势,首先体现在科研实力上。成立于1959年的山东省花生研究所,60多年来培育了240多个花生新品种,是全国培育花生品种数量最多的单位。培育的品种不仅在山东推广,还走向了东北、西北、黄淮等全国主要花生产区。在东北地区,仅“花育23号”这一个品种就种植了200多万亩,占当地花生种植培养面积近五分之一,带动产值20多亿元。
其次是品质优势。青岛地处沿海,气候温和湿润,土壤疏松肥沃,这种独特的自然条件造就了青岛花生“粒大饱满、色泽鲜艳、酥脆香甜”的特点。欧盟、日本、韩国等发达国家或地区对农产品质量安全要求极高,而青岛花生的农残、重金属等指标都能满足他们的标准,成为他们进口花生的首选地之一。
还有以科技赋能引领的产业后段加工优势。比如,青岛吴昊植物油有限公司是一家具有百年历史的企业,由代代传承的花生油作坊发展而来。近年来,这家公司实现了加快速度进行发展,引擎就是高油酸花生优质原料与花生油精深加工。这背后,是我们在国内率先推广高油酸花生新品种,指导企业开发高油酸花生油,推动花生加工产业升级。
高油酸花生的油酸含量从原来的45%左右提高到75%以上,由此生产的高油酸花生油将货架期从12个月延长到18个月以上,并且营养保健功能突出,食用后还能降低人体低密度脂蛋白胆固醇,起到预防心脑血管疾病的作用。目前,高油酸花生油已经占据全国花生油市场10%以上的份额,带动花生产业新增产值60亿元,成为花生产业的新增长点。在我们的指导下,以鲁花集团为代表的产业有突出贡献的公司已把高油酸花生油当作了关键新品加大生产和推广。
记者:作为山东省科技特派员青岛市花生产业服务团团长,您长期深入一线服务产业。这样的一个过程中,有哪些让您印象非常深刻的故事?您是如何推动科研成果从实验室走向田间地头、走进企业车间的?
张建成:科技特派员的职责就是“把论文写在大地上,把成果送到农民家”。我们服务团由研究所的骨干科研人员组成,经常深入田间地头,给农民开展技术培养和训练,指导他们科学种植。这些年,我们以青岛为基础,建成了15处新品种新技术示范转化基地,进一步覆盖黄淮、东北、西北等主要花生产区,就是想让科研成果尽快转化为生产力。
在新疆的服务经历让我特别难忘。新疆有很多盐碱地,以前基本只能种棉花,或者干脆撂荒。闲置的土地该怎么去办?我们从3年前开始在新疆开展试验示范,推广耐盐碱花生品种和配套栽培技术。一开始当地农民不理解,觉得盐碱地种不出花生。我们就自己建试验田,手把手教他们怎么种、怎么浇水施肥、怎么配套机械。今年终于见到了成效,我们培育推广的“花育9118”在新疆盐碱地实现了亩产超600公斤的突破,当地农民都很惊讶、也很兴奋。这在某种程度上预示着新疆的盐碱地开发有了新出路,农民多了一个增收渠道。看到以前的“不毛地”长出连片的花生,我觉得所有的辛苦都值了。
在青岛,我们帮助很多公司实现了升级换代。不久前,我们指导青岛宝泉花生制品有限公司的两项新产品成果通过鉴定、进入生产试验阶段:“益生菌裹衣花生开发”技术解决了花生裹衣添加益生菌过程中的活性保持难题,“半脱脂花生”项目能在保持花生籽仁蛋白活性的同时将籽仁含油量从50%降低到37%。新技术新产品的突破使企业扩大规模有了底气。青岛宝泉花生制品有限公司最近投入3000多万元建成8000多平方米的新厂房,并新上两条花生新品生产线,投产后公司制作规模将实现翻番。
这样的案例还有很多。我们还开发了功能性花生品种黑花生、富含花青素原花青素红皮花生等。这些花生具有抗氧化、预防心脑血管疾病等保健功能,虽然亩产比普通花生略低,但售价能高出50%,亩均效益能达到2000多元,农民愿意种、企业愿意收,已形成了良性循环。
记者:当前,新一轮科技革命和产业变革正在重塑农业发展格局,人工智能、基因编辑等新技术不断应用到育种领域。青岛花生产业在现有优势基础上,未来的发展趋势是什么?您和团队有哪些布局和思考?
张建成:青岛花生产业的未来不能再走“扩大面积”的老路,而要走“提质增效”的新路。农业不是青岛的支柱产业,花生种植培养面积很难持续扩大,但我们大家可以通过提高亩产、提升品质、增加附加值,让有限的土地产出更大的效益。
具体来说,有三个方向:一是培育更具特色的专用品种,如高油酸花生、功能保健型花生、耐极端环境花生,满足多种加工公司和消费的人的需求,从源头增强花生产业的产值;二是推广全程机械化和标准化智慧化种植,现在小麦、玉米的全程机械化率已经很高了,与之相比,花生领域还有差距,我们要推动农机农艺深层次地融合,让花生种植从播种、施肥、浇水到收获都实现机械化智能化,减少相关成本、提高效率;三是延伸产业链条,发展花生深加工,除了榨油,还要开发花生蛋白、花生饮料、花生休闲食品等产品,让花生从“油料作物”变成“多功能食品原料”,提高产业附加值。
现在的育种技术就像给花生“精装修”,未来要实现“私人定制”,让每一粒花生都能满足特定需求。因此,在技术创新方面,基因编辑、高效遗传转化是我们重点攻关的方向。不过,花生是异源四倍体作物,基因组比玉米、大豆等更复杂。这让它像“顽固分子”,基因编辑效率低、组织培养和转化困难、常规编辑工具“不好使”,因此全球范围内还没有完全实现基因编辑花生育种的突破。
但基因编辑技术能实现更精准、更高效的育种,是未来农业科学技术的制高点,咱们不可以因为难就放弃通过基因编辑进行花生新种选育。现在我们花生所科研团队联合省内外优势花生科研力量正在相关领域进行艰难攻关,如果能在花生基因编辑领域实现突破,那将是跨时代的成果,不仅能让我国花生育种领先世界,还能为保障粮油安全提供更强有力的支撑。
记者:青岛的花生品质好、科研强、加工水平高,但是否也面临着一些制约发展的因素?您觉得应如何破解?
张建成:青岛花生产业的优势很突出,但确实也面临一些制约因素。比如,花生不是主粮,很难享受到主粮那样的补贴政策;机械化程度还有提升空间,尤其是收获环节,人力成本还比较高;产业链条还不够长,深加工产品占比不高等。
要破解这样一些问题,第一步是要政府层面加大支持力度,出台针对花生产业的扶持政策,比如,对优良品种推广、机械化应用、深加工企业给予补贴,鼓励农民种植花生、企业未来的发展花生深加工。其次要加强产学研合作,让科研院所、种子企业、加工公司形成合力,科研院所负责培育新品种、研发新技术,种子企业负责繁殖推广种子,加工公司负责开发新产品,形成从育种到种植、加工、销售的全链条产业体系。还要加强科普宣传,让更多人了解花生的营养价值和花生育种的科技含量,让更多人关注花生产业、支持农业科研。
青岛有得天独厚的自然条件、强大的科研实力、完善的产业基础,只要我们抓住机遇,补齐短板,聚焦科学技术创新和产业升级,就一定能让青岛花生产业持续领跑全国,让这粒小小的花生,释放出更大的能量。
记者:您不仅自己搞科研、做服务,还牵头搭建了农业农村部花生生物学与遗传育种重点实验室、国家花生产业技术体系研发中心等重要平台,这一些平台对花生科研起到了什么作用?
张建成:科研创新离不开平台支撑,就像医生看病离不开先进的仪器设施一样。重点实验室里有高效液相色谱、气相色谱、冷冻离心机、正置显微镜、实时荧光定量PCR仪等精密仪器,能让科研人员看清花生的基因片段,精准检测花生的各种品质指标;试验田里有完善的灌溉、施肥设施,能开展各种栽培技术试验;还有各处新品种新技术示范转化基地,能让科研成果快速落地。这一些平台不仅服务我们研究所的科研人员,还能吸引国内外的专家学者、青年才俊、企业技术骨干来此合作交流,提升整个行业的科研水平。
这些平台支撑下产出的成果已经随着共建“一带一路”的脚步走向了全球。2017年,我3次带队赴印度尼西亚输出中国先进的花生育种和栽培种植技术;2018年,我带队赴塞内加尔,与塞内加尔国家农科院花生研究所合作交流……现在,中国育成的花生良种和研发的种植技术已在这些地区实现了规模化种植应用。(青岛日报/观海新闻记者 耿婷婷)



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