普通小麥是異源六倍體（AABBDD），其配子中有三個染色體組（ABD），共21個染色體；二倍體黑麥（RR），配子中有一個染色體組（R），7個染色體。普通小麥與黑麥雜交後，子代含四個染色體組（ABDR），由於是異源的，聯會紊亂，是高度不育的。若子代染色體加倍為異源八倍體（AABBDDRR），就能形成正常的雌雄配子，具有可育性了。
基本介紹
- 中文名：八倍體小黑麥
- 外文名：Aduances of Science
- 發明者：鮑文奎
發明者鮑文奎,意義,
發明者鮑文奎
20世紀40年代，鮑文奎通過育種實踐和基礎理論的探討，決心套用細胞遺傳學理論，開闢農作物育種新途徑。這一科研目標，不是偶然地、順順噹噹地確定的，而是他面對激烈的國際遺傳學學派之爭，做出的自主抉擇。當時，孟德爾——摩爾根遺傳學，在蘇聯和我國受到以李森科為首的生物學家的批判。鮑文奎分析了兩派的理論和爭論焦點，結合自己的實踐，他認為，摩爾根著力研究的由基因組成的染色體，的確是生物遺傳性狀傳遞的物質基礎。染色體的變化規律，正是物種發生變異的內因。掌握了染色體的變化規律，利用有利的變異，便能改良作物品種。鮑文奎從普通小麥的自然發展史中得到重要啟示。他深信，根據四倍體小麥與二倍體節節麥天然雜交，雜種的染色體數目經過天然加倍，最後進化成六倍體小麥的途徑，可以探索人工進化育種技術。這是將小麥與黑麥進行有性雜交，再對雜種的細胞染色體數目進行人工加倍，人為地將兩個不同屬的物種合併成一個新物種，利用人造新物種培育麥類新作物，為發展糧食生產服務。他認為這一多倍體育種途徑是有理論依據的，便大膽從事育種實踐，先後在國內外刊物上發表了“小麥矮生性的遺傳”、“關於五倍體小麥雜種的遺傳評論”、“普通小麥的減數不配對基因”等8篇論文。
1947年秋，他到美國加利福尼亞理工學院生物系化學遺傳專業當研究生。通過學習和科研，他進一步認識到了多倍體育種具有廣闊的套用前景。在高等植物中，至少有一半物質是通過染色體數天然加倍進化形成的。根據自然界物種進化規律而創立的人工加倍染色體數目的多倍體育種，已經成為物種人工進化的實踐，可以用來快速製造新物種，培育成新的優良作物。
1950年秋，鮑文奎回國，在四川省農業科學研究所主攻小黑麥、大麥、黑麥和水稻等穀類作物多倍體育種。兩年時間，他和助手嚴育瑞便獲得了第一批多倍體原種。1954年，用多倍體品種間雜交來改進多倍體新物種取得了可喜的進展，高產優質的中國多倍體新物種成 功在望。
然而，“李森科主義”之風颳到了中國，批判摩爾根遺傳學。他們不僅圍攻他搞“反動的摩爾根主義的把戲”，而且把他的科研材料和成果也毀掉了，多倍體育種工作被查禁。鮑文奎堅持真理，認定多倍體育種是人們根據自然界物種進化規律而創立的物種人工進化科學。他在高壓下據理力爭，上書農業部，強烈要求恢復多倍體育種工作。他的申訴受到中共中央宣傳部和農業部的重視，多倍體育種研究恢復了。1956年6月，中國科學院刊物《科學通報》發表社論，評述鮑文奎受壓制這一典型事件，論證在科學事業中貫徹百家爭鳴方針的重要性和迫切性。同年8月25日，《人民日報》發表鮑文奎的署名文章“我們研究多倍體前後”，表明了黨報對受壓科學家的支持。科學出版社也出版了鮑文奎、嚴育瑞合著的《禾穀類作物的同源多倍體和雙二倍體》一書。
當時為了尋找替代秋水仙素的藥劑（進口的費用高），他們接連做了多種國產藥劑的對比試驗，在1961年發現了一種廉價易得的藥劑“富民隆”，能代替秋水仙素。由於這一染色體數目人工加倍的技術革新，加上簡化了制種手續，更使制種效率大大提高，小黑麥原始品系由一年只能製造一二百個，提高到一年可以製造出2300多個。他們總共製造出4700多個八倍體小黑麥原始品系，估計是同時期國外製造的八倍體小黑麥原始品系總數的10倍。他們利用自己製造的這批豐富育種材料連續配製了成千個雜交組合，一代又一代嚴格選育，一步步解決小黑麥結實率低和籽粒不飽滿的問題。到了1966年，便基本培育成功可用於生產的“小黑麥二號”、“小黑麥三號”等人造新作物良種。同時鮑文奎總結了國外同行的研究經驗教訓，實行秈粳稻之間不同類型的雜交，製造了大批四倍體水稻的育種材料，使四倍體水稻的性狀改進出現了可喜的效果。
意義
小黑麥的培育成功，不僅為我國增添了一種新的麥類細糧作物，更重要的是進行了一場人工加速小麥進化過程的實驗，突破了一般育種方法僅能在同一物種的範圍內培育差別不大的品種的局限性，為我國的作物育種事業開闢了一條新途徑。國外育種學家也曾試圖培育成功具有優良品質特色的八倍體小黑麥，但由於難度太大，70年代以後都轉向培育六倍體類型的小黑麥了。鮑文奎和助手們以自己成功的實踐和有創見的20多篇科學論文，使我國異源八倍體小黑麥育種工作躍居世界領先水平。
現在的六倍體小麥，從四倍體小麥與二倍體節節麥天然雜交到雜種細胞染色體數目天然加倍，再到其後的適應、改進，已經歷了八千多年時間。而鮑文奎他們製造、培育成功的小黑麥這一麥類新作物，卻只花了20餘年時間，這是何等迅速的人工進化！
正當鮑文奎籌劃鑑定、示範、推廣小黑麥的關鍵時刻，“文化大革命”開始了，他的育種科研險遭滅頂之災。他在受迫害時，仍然千方百計搶救珍貴的育種材料，並且親自到西北、西南推廣“小黑麥二號”和“小黑麥三號”等良種。幾年功夫，使種植面積達到40多萬畝。廣大高寒山區人民有了優質的細糧作物。1975年7月25日，新華社以“奮勇攀高峰——記我國農業科學工作者培育成功異源八倍體小黑麥的事跡”為題，報導了鮑文奎和他的同事們培育小黑麥的事跡。隨即，農林部召開了全國性現場會，進一步推廣小黑麥這一新作物。
20世紀70年代，在推廣“小黑麥二號”和“小黑麥三號”等第一代小黑麥良種的同時，鮑文奎和他的助手開始培育早熟、豐產、優質、易脫粒的中矮稈八倍體小黑麥良種。經過10年努力，實現了育種目標，培育成功“勁松5號”和“勁松22號”等第二代小黑麥良種。這批良種的突出特點是穩產、優質、耐瘠薄土壤、易脫粒，對白粉病免疫。經貴州西部丘陵地區大面積推廣，表明第二代小黑麥良種對發展我國丘陵旱地的細糧作物具有重要作用。
後來，鮑文奎和助手又再接再厲，培育第三代矮稈小黑麥良種。他們已掌握了充足的八倍體小黑麥矮稈品種資源，從中優選出了一些株高與普通冬小麥相近的育種材料。為了加速培育出適宜在我國小麥主產區推廣的第三代矮稈小黑麥良種，他們在我國小麥主產區黃淮平原的河南南陽建立了矮稈小黑麥鑑定、選育、試驗、示範基地，進行加快最佳化育種的研究，培育出了第三代矮稈小黑麥良種。
中國首創的人造麥類新作物八倍體小黑麥，由於具有品質佳、抗逆性強和抗病害等特點，比起世界上種植面積最大的主體糧食作物小麥來，是優越性更強的麥類細糧作物。隨著第三代矮稈小黑麥的育成，小黑麥將從高寒山區、丘陵旱地擴展到平原小麥主產區，在生產上套用的前景會越加廣闊。
按照達爾文的物種演化學說，作物品種演化進程只能是漸變，而不會是突變；人工不能製造新物種，而只能在原有物種的範圍內改良；人工培育的作物品種，短期內不可能演變成新物種。而多倍體育種可以引起物種突變，產生新物種，這就以有力的事實發展了達爾文的物種漸變論，開闢了人工製造新物種和快速培育新作物的新天地。
《禾穀類作物的同源多倍體和雙二倍體》一書是鮑文奎和嚴育瑞初期多倍體育種的研究總結。實驗結果證實所有人工多倍體，不論同源或異源均不同程度地存在著結實率下降和種子不飽滿的嚴重問題。四源四倍體秈稻的結實率一般遠比粳稻的高，而四倍體秈粳雜種的結實率則更高。這預示人工多倍體的種子飽滿度和結實率問題有可能通過多倍體品種間的廣泛雜交選育而獲得解決。這一預測在20世紀60年代從同源四倍體水稻和異源八倍體小黑麥上都陸續得到了證實。
“中國的八倍體小黑麥”（Aduances of Science In China（B）VOI．3）是一篇關於八倍體小黑麥40年研究工作的總結。文章總結了有關大量製造八倍體小黑麥原始品系的方法、經驗、創新，以及對小麥與黑麥可雜交性遺傳的見解。同時系統地闡述了小黑麥育種3個階段的特點及其主要結果。對於各階段育成品種的推廣情況和經驗教訓，也作了簡要的說明。這是一篇八倍體小黑麥在中國初期發展史的實況記錄。
（摘自《中學課本中的生物學家和醫學家》）
