谷子的新纪元： 五谷丰登，缺一不可_风闻

近40年来，谷子从主要大作物逐渐演变为次要小作物。面对着现代农业的诸多挑战，如何通过基因研究和育种创新，实现谷子高产、抗倒、优质等多方面的发展。谷子的背后，有一段执着坚持的科研之路，他铸就了“一生、一事、一作物”的信仰，也开辟了谷子全新的纪元。

刁现民

中国农业科学院作物科学研究所研究员

国家谷子高粱产业技术体系首席科学家

演讲实录：

谷子在古代曾经称为粟，或者叫稷，就是社稷的稷。稷代表着一切粮食。那么谷子脱壳以后，就变成了小米，大家都喝的小米粥，小米捞饭，小米炒饭，都是小米带来的。

它在植物学上属于禾本科，黍族，狗尾草属。我们大家都知道的狗尾草，是由我们的祖先经过千百年的驯化变成了我们的谷子。那么我们有一句农言，叫"五谷丰登，六畜兴旺"。

现在好多年轻人可能不知道了这五谷都是什么。五谷就是粟、黍、稻、麦、菽，也就是谷子、黍子、水稻、小麦和大豆，这就是中国的五谷。它对我们中国的农耕文明起到了决定性的作用。

谷子起源于我们国家，是我国北方农耕文明的缔造作物。在5500年以前，我们国家已经形成了一个农业体系，种谷子养猪，人也吃谷子，然后把猪粪、人粪返回田间，再种谷子，这样的农业生态系统在整个北方已经很普遍了。那是5500年以前。由于这个，创造了我们中国鲜明的红山文化，这个大家都知道的。

谷子在中国被驯化以后，大概在5000年前后传到了韩国和日本，在3000年前后传到了欧洲，为世界农业的发展做出了中国人的贡献。到解放初期的时候，1949年到1950年，我们国家有1.5亿亩的谷子。想想那是多么庞大的作物种植面积。到70年代，我们还有8000万亩到1亿亩的种植面积。然后从80年代开始，由于化肥大量投入，水利条件改善，水稻、小麦矮秆革命，玉米杂交种的突破，谷子逐渐不适应这种化石农业时代。

我为什么叫它化石农业时代呢？因为它依赖于化肥、大量水的投入，依赖于机械化。没有这些，粮食增产谈不上。然而，一味地追求粮食增产也带来了很多问题。水资源有限，化肥使用过多，导致土壤和环境污染等一系列问题。但是，谷子在这个时候逐渐不适应这种状况，变成了一个小作物。

现在，我国谷子的种植面积大约有2000到2500万亩左右，因为不同年份气候条件不同，干旱年份种植面积多，春天雨水多的时候种植面积少。内蒙古是最大的种植省份，位于内蒙古东部，辽宁和吉林的西部，这些地方是谷子的主产区。

大家看，满山遍野的谷子，它是黄灿灿的，到后期的时候很漂亮。你也可以看到，它的土地都是雨养农业，都是旱薄地，都是丘岭、山地。那么谷子为什么能数千年来一直是一个主要作物呢？它主要有这么几个原因。

首先，谷子是一个C4作物。我们所有的C4作物都有一个特点，抗旱性强，水分和养分的利用效率高。在栽培中，我们很少使用化肥，是环境友好型作物。我们栽培了数千年，没有导致我们环境的变化。小米也是一个公认的健康食品，它具有营养全面，矿物质丰富，酸碱中性，还是低致敏，也就是说不会导致人的过敏，膳食纤维含量高等等这些特点，对社会人群的健康起到了很重要的作用。

同时呢，谷子的生育期变化很大，它能够从海南岛到黑龙江，什么地方都能栽培。如果你今年种别的没种上，时间短了，你仍然可以种一茬谷子。谷子这个作物呢，它是量资源为产出，你有多少水，你有多少肥，我给你干多少活，它是这么一种作物。这样的话，在旱薄地就有用了，旱薄地需要这样的作物，而且我们国家50%以上的土地都是干旱、半干旱的土地。

大家看这张表，这就是说，每合成一克干物质需要多少水，谷子需要271，其他的作物远远高于这个数。而且谷子种子的萌发只需要种子重量26%的水，其他作物都在40%以上。它是一个极其抗旱的作物。

这就是2009年，我国中西部发生了比较大的干旱，大家看，玉米颗粒无收，都已经割倒了，但谷子仍然有着比较好的收成，仍然是青枝绿叶。

正因为谷子这些特点，联合国第75届大会将2003年定为全世界的小米年，也就是说，要引起政府和各类基金、各类机构的重视，对这些小作物的重视，也引起广大消费者多消费这样的小作物，这样的有益于健康的作物。

然而，谷子由主栽作物变为小作物，大致有这么几个方面的原因。

一个就是，科研投入很低，导致它自己的产量水平低，在这个化石农业时代失去了竞争优势。再一个就是，它栽培上相对复杂，比如说间苗、除草，田间管理机械化水平低。还有一个，它膳食纤维含量高，膳食纤维的含量是大米的5倍，它的健康指数很高，它会增加你胃肠的蠕动，减少各种胃肠和心脑血管的疾病。

但纤维含量高就导致一个问题，口感不好，口感不好，人们就不愿意吃。再一个就是消费方式单一，就是小米粥是主流，大众的消费缺乏。再一个，小米主要在中国文化圈，也就是亚洲文化圈中消费，缺乏国际市场。

那么小米有这些问题，我们能不能解决？怎么来解决呢？那么小麦和水稻实现了由于矮秆实现的这种绿色革命。我本人是1987年毕业，开始做谷子，我就想，谷子能不能也像这样，就开始在全国、全世界范围内搜集这种谷子的矮秆材料。我们搜集了有上百份，然后最后经过鉴定，有的是有的不是，就鉴定了这些矮秆的材料。

一开始我们也很高兴，有可能就利用这些矮秆就能培养出来矮秆的谷子，就能抗倒，就能高产。实际上不是那么回事，我们会发现这些大量的矮秆材料，它在苗期的时候很漂亮，我们看第一张照片，它很漂亮，越往后越差劲，到最后早衰，结不了几个子。所以说，我们不得不自己再来创造新的矮秆材料。

经过多年的工作，我们找到一个叫郑矮2号的材料。那么这个材料呢，它的早衰性就比较轻。我们利用生物技术的组织培养、体细胞诱变加辐射诱变，从数千份材料中经过几年选到一个叫矮88的材料。

这个材料呢，明显地表现了不早衰。通过对它的遗传学研究，我们找到这个矮88材料，它有三个主效的导致矮秆的基因。这个基因和水稻、小麦上的矮秆基因还不一样，也就是说，我们的谷子有我们独特的东西，不仅对谷子有用，而且对其他作物也有用。

这个材料，我们就对它进行了很详细的研究，开发了分子标记，然后无偿地提供给全国很多的科研单位，包括东北、西北、华北。

经过十多年、二十年的大家的努力，利用这个品种已经培育出来了115个在生产上大面积应用的新品种。这些新品种，在华北、东北、西北，产量显著提高，株高显著降低，基本解决了倒伏问题。

大家可以看到这张图片，前面的就是我们利用矮88培育的公矮号、公谷号品种，它的株高，再往后看，后边高个的很容易倒伏，就是我们传统的品种。实际上，从育种上来说，我们实现了一个绿色的矮秆革命。

这是我们自己培育的中矮秆品种，叫中谷2号，在辽宁朝阳的大面积生产的照片。矮秆不仅仅高产抗倒，它还带来一个好处，就是有利于机械化的收割。大家可以看这个机械化，就很容易把它收割下来，很整齐，然后落地损失也很小。

那么小米膳食纤维含量高，还有其他的种种原因，不好吃怎么办？我们正在进行的是谷子品质性状，叫做"好吃"。但是品质性状，外观品质、加工品质、蒸煮品质，还有营养品质，实际上是很复杂的。那么我们首先抓的就是外观和口味，食味品质。

比方说春谷，黄金苗、晋谷21，这样的品种，它们很好吃。夏谷的品种相对高产，矮秆，但不好吃。春夏谷一杂交，它疯狂分离，有的十年八年都稳定不下来，怎么办呢？

我们通过对晋谷21、黄金苗以及众多的数千份资源的研究，关联分析、连锁分析等手段，来找这种控制品质性状的基因。

找到了很多个，比方说控制小米颜色，大家都觉得小米颜色要抓一把金黄，漂漂亮亮的、闪闪亮亮的就很好看，也很有食欲。控制小米金黄颜色的关键基因，就叫PSY1。

我们把这个基因找到了，通过分析不同的基因型或单倍型，找到了最好的单倍型，开发了分子标记，然后利用这个基因的分子标记培育了一系列优质品种。

比如中谷19，这就是其中之一。它的米色鲜黄，黄色素含量高达31.38mg/kg，在我们的品种中名列前茅。

这是我前几天刚刚在河南伊川的山坡地上。大家一看，这就是山坡地的中谷19的照片，一排丰收的样子。也就是说，我们把最好的研究、最新的技术服务于生产，培育的品种实际上是在生产上应用，也就是做到了应用研究的立地。要扎根，要立地，为生产直接服务。

中谷19多次被评为优质米，尤其今年春天，它在第二届伊川小米的赛米会上，商品品质、食味品质和综合品质都是第一名。那么，我们能不能让小米更好吃呢？我们利用现代生物技术，新创制了具有爆米花香味的小米，也就是泰国香米。

大家都知道大米里面有一个泰国香米，价钱是普通水稻的两倍三倍。我们就把泰国香米的这个香味转移到了小米上，创出了具有泰国香米的这种小米。

同时呢，我们也创制了金黄色的、红色的，这种生物强化的小米，使小米有更多的品种，更好吃，也更好看。

谷子这个作物呢，它还有一个特点。我们知道，任何作物的科学进步都依赖于基础研究，没有基础研究的进步，就没有很多我们实践上的进步。谷子这个作物，它具有基因组小、基因组的重复序列少、二倍体单穗结实多等等一系列有利于实验室操作的优点。我们实验室就抓住了这个特点，开展了十多年的工作。

首先，我们建立了突变体库，创造了很多这样的材料，如豫谷1的突变体。同时呢，经过十多年的攻关，从700多份材料中找出了一个叫ci846的材料。

这个材料具有高的遗传转化效率，因为你要做功能研究、基因研究，遗传转化是一个限制点，是一个瓶颈技术，我们把这个瓶颈技术也克服了，目前我们的转化效率是国际第一。

同时呢，我们也利用谷子的野生资源、农家种，还有现在的栽培种，对它的基因组做了全面的分析，对它的表型也做了全面的分析。

我们分析的结果为谷子奠定了一个分子育种的基础，为谷子长期稳定的产量提高、品质改善、抗性提升奠定了基础。把谷子育种由原来的田间选择提升到试验室的分子育种，是一个大的台阶。

这是最近几年我们试验室发表的高水平文章，大家一看，全世界每年发表的高水平文章，谷子里面我们占多数。所以说，谷子，这些高水平文章，一方面是为谷子自己服务，也为其他作物服务。

比如我们刚刚发表的SGD1这篇文章，这个基因控制着籽粒的大小，你用这个基因可以让它大，叫它大，叫它小，它就小。籽粒大小和产量直接相关，大家都很清楚这个。这个基因，不仅在谷子上是这样，在小麦、玉米、水稻上都是这样。

而且我们找到了自然存在的这个基因的最好的单类型，这个单类型能够增加产量12.8%。在哪个作物上都能用，也就是说，谷子不仅为自己服务，还能为其他作物服务。

作物的多样性，谷子也好，各种食用豆也好，高粱也好，黍稷也好，等等这些小作物，它有它的特点。旱薄地需要这样的作物，我们的粮食安全需要这样的作物。将那些高耗水、高耗化肥的庄稼种植到这些旱薄地上，它颗粒无收。

所以，作物多样性很重要，作物没有大小，做好了就有大作为，我是这样认为的。

谷子是应对干旱和气候极端环境增多的一个战略储备作物，它今天小，不见得明天也小。所以，我们如何利用好边际土壤，如何保护好我们现有的土壤，也需要这些作物。

比如说，我们华北平原的巨大的漏斗，大家都知道这个地方不适合种植这些高耗水的作物，我们就应该种植这些低耗水的谷子，等等这些作物。

也是环保的要求，所以我们实验室这几年来做的工作，以及我三十五年的坚持都说明，你只要做好基础研究，你可以上天；应用研究，你可以立地，完全可以做到既上天又立地。

我本人到现在是从1987年开始做谷子。前两天一个记者采访我，他给我用了一个词，叫“一生、一事、一作物”，我觉得写的挺对的。我自己也感谢我自己的支持。

大家可以看这个图版，我从刚开始毕业就搜集各种狗尾草，各种资源，到现在还在搜集，已坚持三十多年。然后我们搜集的这些材料，奠定了我们今天高水平论文的基础，高水平试验结果的基础。没有三十五年前的积累，也没有今天我们这些成果。成果不是一天来的，是你坚持得来的。

最后呢，感谢大家。感谢所有的对小作物的支持。希望大家多消费小米，多消费对你健康有益的小米。谢谢大家。

编辑：王海龙