付道林：杂交小麦之恋，一场孕育国宝的“集体婚礼”

付道林 

山东农业大学 教授

泉脉农业 创始人 

大家好，我是付道林。

一晃八年时光，2017年，首次来CC讲坛，我还在美国工作。今天，我是山东农业大学的一员，也是泉脉农业的创始人。回到祖国，挽起裤腿，深耕农田，不为别的，就是为了我心中的“恋人”杂交小麦。

小麦非常重要，我们生活中，很多人从小吃小麦长大，全球范围内，超过三分之一的人口依赖小麦生存。如何让小麦养活更多的人口，这是我们所有农业科技工作者，都关心的问题。

杂交种的应用，在粮食生产中发挥了巨大的作用。以玉米为例，杂交玉米的商业化应用，已经有近百年的历史。在此过程中，杂交玉米的应用，提高了六倍的平均产量的提升。

到了今天，全球30多亿亩的玉米，几乎百分之百采用杂交种，杂交种的本质在于利用杂种优势，那么什么是杂种优势呢？就是杂交种比父母本都优秀的现象。如图所示，杂交种可以是发芽快，个头高，产量高等等表现。

那么大家可能会问了，既然杂交种这么好，是不是所有粮食作物，都普及应用杂交种了呢？其实不然，以我国的三大粮食作物为例，玉米100%普及，水稻50%普及，而小麦还不到1%的普及，国际上，玉米也是100%，小麦仍不到1%，那这是为什么呢？

从字面上理解，杂交种是父母本之间的结晶，想让父母本之间形成结晶，首先我们要解决的一个问题，就是要把植物分成男和女的差异，然后，让异性之间再结婚生子。所以说，育种家的工作，很大程度上是如何做一个好的月老。

这里请大家首先了解一下植物的结实特性，同一棵植株上，有着雄蕊，这相当于爸爸，还有雌蕊，这相当于妈妈。当这棵植株的雄蕊花粉粒，落到了雌蕊的柱头上，就构成了自花授粉，相当于植株自己和自己结婚，所以它生了孩子，我们称为自交种。如果想让这个植物接杂交种，我们首先要去做的，就必须把这棵植株上所有的雄蕊都去掉，然后呢，再接受其他植株的花粉，形成杂交种，如何把这棵植株上所有的雄蕊，都破坏掉呢？

以玉米为例，玉米的雄穗和雌穗，相距20~50公分的距离，所以我们很容易可以把顶部的雄穗去掉。但对于小麦和水稻，它的雄蕊和雌蕊坐落在同一朵小花，相距仅几毫米的距离，而且每一个植株上，都有着上百上千个不同的小花。所以人工去掉一棵植株上所有的雄蕊不现实，即使用上今天的AI技术，我们也无能为力。然而大自然却神奇地为我们留下了植物雄性不育基因这个杀手锏，它可以让雄蕊失效。

植物雄性不育最伟大的应用，是袁隆平爷爷引领的中国杂交水稻。这里我想问一下大家，袁隆平爷爷所引领的这一切，包括水稻不育基因，水稻不育系，杂交水稻，是不是可以称得上我们中国的宝藏？坦白地讲，在我心目中这一切都是我们的国宝。

这里，请看一下小麦的麦穗和小花的结构。当我们用上了一个雄性不育基因，就可以把这一株既当爹又当妈的小麦，转换成一株只做妈妈的小麦，我们称之为小麦雄性不育系，或者小麦不育系。因此，对于这个小麦不育系，它必须和我们给它介绍的对象结合，才能孕育出基因优良，生命力超强的小麦混血儿。因此，想给小麦当月老，就必须掌握雄性不育基因这个尚方宝剑。

2017年，首次来CC讲坛，我讲述了太谷核不育小麦，及其太谷核不育基因的故事。太谷核不育小麦是我们的国宝级种子资源，它之所以称得上国宝，正是因为携带了这个强大的显性核不育基因。这个基因非常神秘，来无影去无踪，所以我给它起了一个艺名，叫“孙猴子二世”。

2017年5月，我还在美国工作，我和山东农业大学联合发表了太谷核不育基因的故事。正是从那时起，我心里就埋下了从事杂交小麦的种子。然而在美国，我没有条件，也没有机会从事这项工作。

说着说着就到了新冠疫情，一切变得突然慢了下来，我本身是一个闲不住的人，想到了革命事业还没有开始，又面临着一场出其不意的疫情，所以我于是做了一个决定，我要回国，去寻找我心中的“恋人”—杂交小麦。那一年，我整整50岁。

2020年的6月，山东省济南市对发展杂交小麦展现出了浓厚的兴趣和巨大的决心。带着对杂交小麦的向往，我很快向爱达荷大学提出了辞职。说老实话，提出辞职非常难为情，一个方面，同事们之间关系很融洽，工作如鱼得水，而且自己刚刚申报了终身教授。另外一个方面，自己将离开自己熟悉的岗位，开始从零创业。

俗话说，五十而知天命之年，但我却在知天命之年，选择追从我的梦想，回到了祖国，找到了我的“恋人”。

这里展示的是杂交小麦的制种田，中间稍矮的是小麦母本，也就是小麦雄性不育系，间隔稍高的是小麦父本，也就是花粉供体，这里的目的就是让小麦父本，为小麦母本提供花粉，生产杂交种。

那就好像我们给成千上万对的青年男女，举行一场盛大的集体婚礼，如果想让这场集体婚礼百分百成功，那我们对这里的小麦雄性不育系的要求极为苛刻，它必须是纯母本、未婚、带着以生孩子为目的的结婚，但是又不能奉子成婚。

自从上世纪60年代以来，全球都在发展传统的三系，两系化杀技术，用来生产小麦雄性不育系。但大家想一想，直到今天，杂交小麦的生产占比仍不足1%的事实，说明常规的技术存在致命的弱点。

那大家这时候可能要问了，别人六十年都解决不了的问题，你怎么有能力去解决这个问题呢？我想说，袁隆平爷爷引领中国，取得了杂交水稻的伟大成功，大家知道，水稻和小麦都是自花授粉作物，因此，在我心中我一直坚信，水稻上能成功的事情，小麦上也一定能做得到。

迄今为止，中国已经登记了超过1500份的小麦品种，这些优秀的，优良的小麦品种品系，距离杂交小麦仅有一步之遥。因此，我们的使命就是，如何运用科技实现珠联璧合，正是因为可以站在巨人的肩膀之上，攀登前行，所以我们开足马力，全速研发杂交小麦核心技术。

前面讲了，想给小麦当月老，就必须掌握雄性不育基因这个尚方宝剑，迄今为止，我们团队已经连续克隆了十余个细胞核不育基因，大家注意，这里我说的叫细胞核不育，也简称核不育，这是有别于常规育种里面的，质核互作型，光温敏型雄性不育。

一个好的核不育基因所带来的雄性不育，它将更彻底，更完全，更稳定，而且不受环境的影响，所以这个核不育基因就非常重要。在我们所克隆的核不育基因中，太古核不育基因可以说是我的初恋，它吸引我走向了杂交小麦。

2020年8月，当我兴致勃勃地从美国回到了国内，我突然发现，利用太谷核不育基因，发展杂交小麦的设想有壁垒。穷则思变，回国之后，我又迅速设计出更安全，能落地的新方案。所以，陪伴我走进杂交小麦殿堂的，是这个隐性核不育基因Msg47。

这个基因的编号很给力，47就是“好似妻子”的意思，一旦带上了这个基因，它就像打了结婚证一样，保证我们小麦不育系的纯母本身份，利用“似妻”基因，加上我们特有的小麦种子，我们在两年时间内，就打造了新型第三代，杂交小麦CASP技术，也叫做染色体辅助种子生产技术。

这里大家看到的，是从理论到实践的第一颗植株，具有划时代的意义。说到这棵植株，我当时对它的育性非常好奇，每天三番五次地跑过去找它，着了魔一样，记得第一次在显微镜下，揭示它育性的时候，我的心是怦怦直跳。有一次，一个朋友过来拜访我，他看到这棵植株，他说：道林，你一定把这棵植株保存好了，将来有机会进国家博物馆的。

大家看一下这个麦穗上，上面有蓝，白两种颜色的种子，蓝色的种子种下去之后，它可以自我结实，再生成蓝，白两种颜色的种子，从而实现周而复始。但这里的白色种子，就是全球六十余年都在追逐的，高质量小麦核不育系，所以利用这个技术，我们就形成了一种可以高通量、高质量、规模化生产小麦雄性不育系的这样一个核心，也就打通了杂交小麦规模化制种的第一道难关。

所以利用CASP所形成的小麦不育系，也就可以保证小麦集体婚礼的百分之百成功。杂交小麦的痛点，不仅仅在于规模化制种，更重要的是如何生产出有杂种优势的种子。

杂交小麦和其它作物一样，有着明显的产量优势，那这里的核心就是如何找出能够孕育优秀孩子的这对好夫妻，如何找出这对好夫妻，对所有的育种团队来讲，都是一个巨大的挑战。

我们曾经是一张白纸，我们可以走别人走的路，一对一配组合，大量测试，我们也可以开辟自己的路，随机配组合，高通量测试。因此，我们就创制了叫ByF₁的这样一个技术，宗旨就是如何实现高效率，高通量，高智能育种。

那在2024年的夏季，我们利用一个小麦雄性不育系，和5926份父本混合天然杂交，再混收这一个不育系上面所有的种子，这样就代表着几千个杂交组合。在2024~2025年度，我们在全国16个试点上进行筛选试验。下面我们一起看一看，这个ByF₁的筛选效果。

今年我们在全国16个试点，采收了2270个优势单株，又利用了亲子鉴定技术，从中解析了1489个优势单株，及其对应的838个父本，这里我们考虑的主要是父本的被挑选的次数。。比如说第一名，第二名，第三名，分别被挑选了106、35、34次，其余的835个父本，分别被挑选了1~11次不等。我们就从中挑选了，77个潜在的强优势组合。

说到这里，我们是世界上第一个这么做的团队。听起来非常疯狂，我想未来一定有更多的团队也会这么做。借此机会，我也想感谢一下全国16个试点中，帮助和支持过这项工作的所有老师、老乡和同学们。

今年，中国和美国都有常规小麦突破每亩一吨的报道。在我们执行ByF₁的过程中，我们很惊奇地发现，枣庄试点的小麦长势非常漂亮。虽然植株稀少，但每一个植株都很厚实。

说到这里，我想给大家看两个相关的产品。首先，大家看一下，这些麦子，就是我们从这片地里，加上全国16个试点，所有这些麦子，我取了一个样品，然后我们把它打成面粉，做成了馒头，希望将来大家有机会能吃上，并吃好杂交小麦生产的馒头。

所以有了优秀的孩子，我们并不满足，我们想有更多更优秀的孩子，就像我们生活中通过各种课外辅导，想让我们孩子有各种特长。那植物上它的特长，指的就是一些优良的性状或者是基因，比如说抗病，抗倒伏。如何才能获得更多，更优秀的杂交小麦呢？我们就必须从父母本做起，也就是说，孩子的输赢，不能输在父母本这对起跑线上。

俗话说，巧妇难为无米之炊，如何给父母们增加特长呢。我们就创制了，一个100万份的小麦突变群体，那这个群体就代表着一个取之不尽，用之不竭的大宝矿，将为杂交小麦的长远发展，提供各种优质性状。

说到这个百万级群体，我非常感慨，因为在美国我工作五年，创制了不到五万份突变体，但回到了中国，不到两年时间，我们就创造了超过一百万份的突变体。这个百万级种源的创制，全部依赖的是我们身边的老百姓，用双手，用汗水，一步一个脚印完成的。从中，我感受到了我们祖国的伟大。

从这个百万亿群体中，我们筛选到具有各种特长的小麦突变体，比如说抗除草剂、耐盐碱、优质、高产，甚至包括我们的杀手锏性状核不育，将用于小麦父母本的特长改造。

为了增加育种的速度，增强育种的效果，我们又乘胜追击，把这个小麦突变群体，升级为全球最大的小麦基因库，而在这个库中，我们就发现了6248万个新位点。那这个基因库，将为我们中国小麦和世界小麦的生物育种，提供最强的核心基因资源。

杂交小麦是个宝，三大粮食作中唯一未被广泛开发的新质生产力。未来，如果我国普及杂交小麦，可以节约用种粮70亿斤，可以增加粮食产量273亿斤。杂交小麦的广泛利用，将促进小麦种子的百分之百商业化，也将种业市值从现在的160亿元，提升到350亿元。

放眼全球33亿亩小麦，它的综合效益会被再放大十倍，所以，发展杂交小麦，意味着常规小麦产业的重新塑造和伟大变革，功在当下，利在千秋。

国际上，很多头部企业正在开发释放杂交小麦，比如说科迪华公司宣布，在2027年，预计将杂交小麦推向市场。

在中国过去几十年，很多团队一直在砥砺前行，今天，我们将风雨同舟，共创辉煌。

自从2021年，我们团队在国家，在山东省济南市，在山东农业大学的大力支持下，咬定青山不放松，大力开展杂交小麦的快速落地和产业化，不到五年时间，我们走过了别人20年走不完的路，用了不到一亿元的投入，我们收获了别人一亿美元也达不到的成就，我们将秉承袁隆平爷爷，杂交水稻覆盖全球梦为指引，大力发展杂交小麦。

未来，当全球一半的小麦田种上杂交小麦，将可以多养活三到五亿的人口，所以我们的梦想，就是让每一个地球人都吃得上，吃得起杂交小麦。

时代发展到今天，杂交小麦到了比以往任何时候都值得关注，关心与支持的时候，所以借这个场合，我想呼吁全社会投资杂交小麦，保障粮食安全。最后，谢谢大家。