中国大豆消耗量极大,年约一亿两千万吨,人均年消费大豆一百八十斤,含常见豆制品消费与隐形(因肉蛋奶消费提升致畜禽水产品饲料需求)消费。中国耕地面积仅占世界8%,但人口占世界19%,依靠自己生产粮食完全无法满足人口的需求。国内大豆年产仅2000万吨左右,80%以上依赖进口,影响粮食安全。大豆单产为玉米等主粮三分之一至四分之一,也就是说大豆单产量低是我们亟待解决和改善的问题,且在过去60年中水稻、小麦和玉米等单产量都大幅提高,但大豆单产基本稳定低水平,这将是一个需要持续探究的答案。
2000-2023年我国大豆产量和种植面积(来源:国家统计局)
二、田志喜团队的科研之路田志喜是中国科学院遗传语法与生物研究所的研究人员,十三年前他怀着提高大豆单产的坚定目标回国后,积极建立起专业的实验室,用“为中华大豆之崛起而奋斗”的口号来激励着自己。他们运用创新的设计育种手段,紧密融合基础研究与育种实践,此过程明晰地划分为三个步骤。
中国科学院遗传语法与生物研究所田志喜
首先,是广泛的材料收集工作,大豆作为原产于中国的农作物,拥有着丰富的种质资源。科研团队经过不懈努力,已成功收集了3000份珍贵的材料,并在此基础上进一步创制了多达5万份的新材料。为了更好地开展研究和实验,种植规模达到了100亩,为后续的研究提供了坚实的物质基础。
在对大豆基因组的研究中,团队针对美国大豆基因组进行了深入改进,并创新性地提出了泛基因组概念。他们极具创新性地运用图论,成功地把基因组从原本的一维结构巧妙转化为更具综合性与分析性的二维结构,它使得研究人员在对大豆基因组进行分析和理解时,拥有了全新的视角和更为有效的工具,为后续深入探究大豆的遗传奥秘、生长发育机制以及相关的生物特性等方面奠定了坚实的基础。
田志喜研究团队博士生段宗彪论文大豆基因分析数据图
通过对大豆性状的深入研究,科研人员发现了大豆在驯化前后所发生的显著变化,并成功解析了其基因调控网络。在此基础上,培育出了一批优秀的大豆品种,如科豆十号,它具有高产高蛋白的优良特性,为豆制品加工等领域提供了优质的原料。
三、盐碱地种植的挑战与突破2018年,科研团队在山东东营的盐碱地展开了具有挑战性的研究工作。在初始阶段,筛选工作遭遇众多难题,所获效果未能令人满意。东营地区的自然条件较为特殊,干旱、盐碱、台风、暴雨、炎热等恶劣环境因素交织,给大豆种植带来了极大的阻碍。但科研人员并没有气馁,他们针对当地的特殊条件,积极探索创新的种植方法。通过采取覆膜技术,有效地减少了土壤水分的蒸发,同时阻挡了部分盐分上升到地表;添加微生物菌肥,改善了土壤的微生物群落结构,增强了土壤的肥力和保水保肥能力。经过不断的努力和尝试,终于筛选出了适应盐碱地环境的优异材料。
田志喜研究团队
在五年的时间里,团队不辞辛劳地筛选了多达16000份材料,其中现有25份表现出了非常出色的适应性和生长性能。东营的盐碱地种植规模也从最初的试验阶段逐步扩大,如今已达到了600亩,并且按照计划,明年将进一步扩展至几千亩。令人倍感欣喜的是,大豆于盐碱地的产量正逐年递增。这一积极的转变,无疑为农业发展赋予全新的希望与机遇。其意义重大,影响深远,让农业领域焕发出蓬勃的生机。今年,通过优化种植密度等一系列科学管理措施,在靠天吃饭的情况下,亩产能达到2306公斤,这是一个非常了不起的成绩。值得一提的是,耐盐碱大豆制作出来的豆浆口感醇厚,香气浓郁,为盐碱地大豆的综合利用提供了新的思路。科豆103在这片盐碱地中表现抢眼,其高产高油,耐盐碱力强,为盐碱地农业开发给予有力的品种支撑。
田志喜团队在田间观察
四、未来展望与激励回国12年以来,科研人员们虽然付出了巨大的努力,在大豆研究领域也取得了一些阶段性的成果,但他们深知,离彻底解决中国大豆危机还有很长的路要走。他们以“路虽远,行则将至;事虽难,做则必成”这句名言自勉,时刻激励着自己在这条充满挑战的道路上继续前行。同时,他们也殷切希望有更多的人能够关注并投身到解决中国大豆危机的事业中来,共同为保障我国的粮食安全和农业可持续发展贡献力量。相信在众多科研人员和社会各界的共同努力下,中国大豆产业必将迎来新的发展机遇,逐步摆脱当前的困境,实现自给自足的目标,为我国的经济发展和人民生活提供更加坚实的保障。