孙寰,大豆遗传育种专家。发现地方品种 “汝南天鹅蛋” 含有不育细胞质,在世界上首次育成可实际应用于大豆杂种优势利用的大豆细胞质雄性不育系,继而实现 “三系” 配套。育成大豆杂交种 “杂交豆1号”。研究出 “三位一体综合调控” 的大豆制种技术;建立了独特的杂交大豆育种程序。为我国大豆科学事业和生产做出了贡献。
孙寰,1939年1月18日生于黑龙江省哈尔滨市。少年时期在家乡吉林省永吉县搜登站小学读书。他聪颖好学,勇敢机敏。1948年参加了儿童团,放哨、站岗、查路条,从小在革命斗争中经受了锻炼。新中国成立后家乡生活发生了翻天覆地的变化,但由于当时生产力水平和经济条件落后,刚刚得到土地的农民仍然摆脱不了繁重落后的农事劳动。这些都在孙寰幼小的心灵中打下了深深的烙印。1952年,13岁的孙寰以优异成绩考上了永吉县第一中学。1955年,以全部课程均满分的成绩,获 “最优等生” 嘉奖,并考入吉林市第一高中。高中毕业后,他以优异的成绩报考了北京大学物理系,但因为父亲的历史问题而未被录取。他毅然走进了白城农业学校读大专,1959年8月并入吉林农业大学学习。
在吉林农业大学学习期间,孙寰学习成绩突出,工作积极,担任班长、学生会主席、团委委员等职,被评为劳动积极分子、三好学生、社会主义建设积极分子。在校期间,他一边学习,一边参加建设校园的劳动。1963年毕业时,正逢全国第一次统一考试公开招收研究生,他以优异的成绩被沈阳农学院录取为研究生。
在沈阳农学院,孙寰师从我国着名农学家徐天锡教授,主攻耕作栽培专业。1966年8月研究生毕业,正逢 “文化大革命”开始,暂不分配,留校参加政治运动。1968年7月,孙寰被分配到吉林省农业科学院工作,在当时的政治氛围下,他不能从事科研活动,而是到试验农场当工人。他与工人同吃、同住、同劳动,把自己学到的知识应用于生产实践。后来,他担任了工人技术员,搞起了农业机械化和化学除草试验,极大地提高了生产效率。在劳动之余,他还坚持学习英语,坚信日后一定能有所用。孙寰在试验农场一干就是11个春秋,直至1979年2月全国 “科学技术春天” 的来临,他才与广大科技工作者一样 “归队” 了。当时,农业部把大豆研究中心设在吉林省农业科学院。为了加强大豆科研工作,院里成立了大豆研究所,孙寰被调到大豆研究所从事大豆遗传育种研究工作。
1982年2月,通过严格的英语考试,孙寰获美国农业部奖学金,到美国衣阿华州立大学进修一年。这一年,他全面了解了世界大豆科学研究动态和前沿技术,英语也更加娴熟,他感到收获很大。1983年3月回国后,他主持和参加了多项省部级和国家自然科学基金课题。他首次发现了我国栽培大豆的两个染色体倒位系,并对四个随体野生大豆进行了验证。同时,他与美国大豆细胞遗传学家R. G. Palmer开展了合作研究。
1984年7月,孙寰加入了中国共产党,同年担任了吉林省农业科学院大豆研究所副所长。1985年8月,担任副院长、副研究员,主管科研工作。当时吉林省农业科学院育种工作正处于低潮,在全省的地位也很被动。他组织科技人员研究制订了作物育种策略,采取“扩大育种规模、缩短育种周期,重视多点产量鉴定,加强资源和育种中间材料研究,面向种子市场,开展不同学科间的协作” 的措施。20世纪90年代中期,吉林省农业科学院育成的玉米、大豆、水稻新品种在全省的种植面积大幅度提高,打了育种翻身仗。相继争取到国家玉米工程技术研究中心、大豆工程技术研究分中心,玉米、大豆、水稻改良分中心依托吉林省农业科学院建设。
孙寰从1983年开始进行大豆杂种优势利用研究; 1993年获得了世界上第一个可实际应用于大豆杂种优势利用研究的大豆细胞质雄性不育系; 1995年实现了大豆杂交育种的 “三系” 配套,在世界20多个国家申请了发明专利,中国和美国专利已授权。孙寰带领课题组育成了世界上第一个商用大豆杂交种——“杂交豆1号”,比常规对照品种增产21.9%。2002年12月,该品种通过了吉林省农作物新品种审定委员会审定。这是世界大豆科技领域里的一项革命性成果。
作为创始人和会议主持人,孙寰在5年中联络国内外6个单位共同发起,于1990年在吉林省公主岭市成功地召开了国际大豆加工利用会议,并积极促成第二届会议在泰国召开。此后,国际大豆加工利用会议成为每四年召开一次的正式国际例会。
1997年,孙寰作为首席专家主持了 “国家转基因植物中试与产业化基地” 建设。1999年,吉林省农业科学院在科技体制改革中,发起成立了 “吉林吉农高新技术发展股份有限公司”,孙寰担任了副董事长、技术总监。他曾任吉林省作物学会理事长、吉林省遗传学会副理事长; 现任中国作物学会大豆专业委员会副理事长; 担任国家重点基础研究发展计划 (973计划) “农作物资源核心种质构建、重要新基因发掘与有效利用研究” 项目专家组成员; 连续两届被聘为国家自然科学基金学科组评审委员。1992年起享受国务院政府特殊津贴; 1993年获吉林省英才奖章; 1982年被教育部等单位评为优秀出国留学人员; 1998年、2002年两次被评为吉林省首批和第二批省管优秀专家; 1999年被授予全国优秀农业科技工作者称号; 2001年被授予全国农业科技先进工作者称号; 2004年获首届吉林省科学技术进步特殊贡献奖。
致力于杂交大豆研究育成世界第一个大豆杂交种
开发利用大豆杂种优势是世界性的科技难题。在过去的几十年里,国外曾投入大量的人力、物力进行研究,申请了多项专利,但一直未能在生产上利用。随着玉米、高粱、水稻、油菜等主要农作物杂交种相继应用于生产,选育大豆杂交种成为全世界大豆科技的焦点之一。孙寰认为,培育大豆杂交种,需借鉴杂交水稻的成功经验,找到适当的不育系是关键。中国是大豆的故乡,种质资源丰富,有可能找到大豆细胞质不育材料。他以一年生野生大豆与栽培大豆远缘杂交为主,辅以其他方法,进行细胞质雄性不育系的选育,分别在福建泉州、湖南长沙、浙江杭州、河南郑州、江苏徐州、吉林公主岭设了六个试验点,选用不同类型的栽培大豆与野生大豆广泛杂交。偶然间他发现地方品种汝南天鹅蛋 (代号167) 含有不育细胞质。经过五代回交,于1993年育成具有野生大豆表现型的大豆细胞质雄性不育系OA和同型保持系OB,1995年又育成栽培豆不育系YA和YB,找到恢复系,实现了 “三系” 配套。同时,证明不育系属配子体不育,育性稳定。在此基础上测验了上千个品种和品系的恢保关系,育成了大批新不育系和恢复系。不育系的育成,为大豆杂种优势利用打开了突破口,在国内外引起广泛关注,美国三家公司同时要求转让。经国家批准,1995年与美国先锋公司签约,对方支付25万美元前期研究经费获优先转让权。经专家鉴定,认为该项研究达到了国际领先水平; 1994年获吉林省科技进步一等奖;1998年获农业部科技进步二等奖。该发明已经通过PCT途径申请了国际专利; 2000年获中国发明专利授权; 2001年获美国发明专利授权。
为了研究大豆杂种优势和亲本选配规律,孙寰组织全国7个单位协作,利用品种间人工杂交,配制了1 326个组合进行杂种一代测产。证明大豆有较强的超高亲优势,超高亲优势率平均为6.8%,双亲地理远缘优势强,“中国品种×外国品种” 优势最显着。根据这些成果,孙寰带领课题组的成员,采用 “一父多母” 形式在网室内用不育系和恢复系配制组合,进行高产杂交种的选育。以不育系JLCMS9为母本,以恢复性好、农艺性状优良的恢复系吉恢1号为父本,育成了 “杂交豆1号”,并通过吉林省品种审定。两年区域试验平均比对照 “吉林30” 增产21.9%,生产试验增产20.8%。据农业部质检中心检测,脂肪含量21.10%,蛋白质含量40.36%,抗病,品质好,适于榨油。这是世界上第一个也是目前唯一经过正式品种审定可以商业化应用的大豆杂交种。
杂交大豆的选育成功,填补了我国在该技术领域的空白,为大豆遗传改良开辟了新途径。杂交大豆的推广应用,必将推动大豆种业的发展,促进大豆栽培技术水平的提高,实现良种良法配套,大幅度提高单产,为我国大豆产业振兴提供了强有力的技术支撑。
研发杂交大豆制种技术
建立杂交大豆育种程序
能大量生产低成本的杂种种子是杂交大豆商业化的关键。为解决大豆闭花受粉、异交困难的技术难题,孙寰提出了 “昆虫—环境—植物三位一体综合调控” 理论,并研究出一套制种技术。其要点是: ①根据切叶蜂能打开大豆花龙骨瓣,不易逃逸,以及我国苜蓿产业发展需要大量切叶蜂等实际情况,明确高效传粉昆虫以切叶蜂为主,蜜蜂为辅。并掌握了繁蜂、机械化取茧、冬季滞育保存、田间放蜂等主要技术环节。②创造有利于昆虫活动和大豆开花散粉的环境,包括在高温干旱地区选择有灌溉条件的农田制种,控制农药施用,利用和培育野生传粉昆虫群体等。③选择和利用高异交率不育系,不放蜂时异交率在40%以上,有时接近60%。同时合理调节和父、母本花期和种植比例。
经过10年的反复试验,孙寰在获得可靠的切叶蜂传粉结果后,从国外批量引进了切叶蜂,在大田开放条件下,开展了大规模的应用试验,并进行了田间放蜂、取茧、冬季滞育储存、天敌防治等研究,掌握了大豆杂交种制种技术的关键。
他经过大量调研和在不同环境条件的种植试验,发现干旱区域干旱年份大豆不育系结实率高,从而明确了适于大豆杂交种生产的主要环境和生产条件是干旱、降雨量少,7月份降雨量少于100毫米; 土地连片,隔离条件好; 有灌溉设施; 大豆开花期间不使用杀虫剂; 天然昆虫群体大。并且指出,东北地区西部、内蒙古自治区和西北地区的部分区域适于大豆杂交种制种。2002年,在吉林省白城地区和内蒙古自治区奈曼旗地区繁殖大豆不育系和制种,效果很好。应用这套技术进行大豆杂交种制种,特别是应用高异交率不育系,每公顷制种量达700—1 000千克。孙寰还对杂交大豆制种田父母本的种植比例、花期调节、病虫害控制、不育系落叶催熟、种子干燥等田间管理措施进行了深入研究,提高了杂交大豆种子产量和质量。目前,他正致力于切叶蜂国产化,选育更多高异交率不育系,更多高优势组合,以进一步降低制种成本,早日实现产业化。
杂交大豆制种技术的突破,为大豆杂优利用产业化扫清了道路,制种效果经国内同行专家三次现场考察和评估予以确认。
杂交大豆育种以不育系为核心,每代都要杂交。杂交效率高低决定育种进度的快慢。以昆虫为传粉媒介,以网室为隔离区,建立了基本不用人工杂交的育种程序,每年可配制500个杂交组合,提供初级、高级产量鉴定和区域试验的试验用种。在东北三省设六个测产点,在郑州建立华北育种站,在公主岭建有现代化温室,在海南建立了我国第一个加光冬繁圃,大大缩短了育种周期,加快了育种进程。这一程序为连续不断地选育大豆杂交种提供了保障。
创立正式例会,主办首届“国际大豆加工利用会议”
1985年,孙寰在非洲国际热带农业研究所参加会议期间,看到非洲人营养不良的状况,深感农业科技工作者的重任。恰好,会议主持人找到孙寰说: “中国是大豆的故乡,能否为世界做出一些贡献?” 孙寰当即表示 “中国一定会对世界做出自己的贡献”。
此后几年,孙寰一直为推动世界大豆加工利用而努力。他积极倡导,多方联系,奔走于国内外,联系美国国际大豆组织(INTSOY)、国际热带农业研究所 (IITA)、日本农林渔业研究委员会、中国农业科学院、中国轻工业部发酵工业研究所等国内外6个单位,共同发起,于1990年在吉林省公主岭市召开了首届国际大豆加工利用会议,共有25个国家和地区的代表与会,其中外国代表114人,孙寰担任会议主席。会议重点研讨了适合发展中国家的大豆加工技术,会议取得了圆满成功,产生了积极的国际影响。由孙寰提议,并积极促成了1995年第二届国际大豆加工利用会议在泰国召开。这次会议决定,国际大豆加工利用会议为每四年召开一次的正式国际例会,成为大豆加工领域学术交流的重要国际论坛。为肯定孙寰对这一会议和推动国际学术交流做出的历史性贡献,2000年在日本召开的第三届会议上,孙寰以会议创始人和第一届会议主席身份,被邀请参加会议并做第一个主旨报告。
孙寰还以咨询专家的身份两次参加国际植物遗传研究所(IPRGI) 会议,参与大豆描述符的制定以及国际植物遗传研究所发展战略研讨; 应联合国粮农组织 (FAO) 的邀请,参与筹建非洲和亚洲大豆网; 还多次应邀参加其他国家和国际大豆学术会议,为国际大豆科技发展做出了贡献。
注重培养人才,树农业科技创新楷模
孙寰十分重视科技成果产业化工作,作为首席科学家,他主持了国家转基因植物中试及产业化基地 (吉林) 的建设。该基地是国家投资1.7亿元,以转基因玉米、大豆产业化为目标的重大项目。孙寰向国家提出建设该基地的建议,亲自撰写论证报告和建设方案,得到国家批准。他亲自全程指导基地的建设,提出了建设指导思想。在他的指导下,基地在技术平台、设施平台建设上取得显着成绩,在国家科技部组织验收时,孙寰所做的报告得到验收专家的好评。
孙寰在吉林省农业科学院科技体制改革中,积极参与吉林吉农高新技术发展股份有限公司 (简称“吉农公司”) 的组建和运行,担任吉农公司副董事长和技术总监,负责吉农公司与国外公司的合作与技术交流,对公司主营业务玉米种业研发工作提出了许多调整改进意见,对公司发展起到了重要作用。吉农公司按现代企业制度管理,发展业绩良好,已被确认为吉林省和国家农业产业化重点龙头企业,位居全国玉米种业50强的第11位。
在大豆细胞遗传研究领域,孙寰也有重要的建树。他研究了野生大豆染色体易位频率及分布规律,主持国家自然科学基金重点项目,参与了野生大豆生物学研究,通过大豆远缘杂种一代花粉育性的观察,发现我国野生大豆染色体易位频率较高。不同地理来源野生大豆易位频率不同。孙寰在我国栽培大豆中首次发现两个染色体倒位系 “微大鱼” 和 “孙吴小白眉”,对它们进行了深入的细胞学研究,证明与已有的野生豆倒位系不同。我国在大豆染色体畸变研究领域几近空白,孙寰在这方面进行了有益的探索,推动了我国大豆细胞遗传学的发展。
20年来,孙寰先后主持或参与主持了25个研究项目,包括国家计委和科技部攻关项目、国家自然科学基金重点项目、国家高技术研究发展计划(863计划) 重大专项、国家转基因植物中试与产业化基地建设专项以及国际合作和吉林省重大科技专项。作为项目专家组成员,参与国家重点基础研究发展规划 (973计划) “农作物资源核心种质构建、重要新基因发掘与有效利用研究” 的管理。
孙寰注重人才培养,关心人才,爱惜人才。他先后培养了一名博士后、一名博士、一名硕士。在大豆杂种优势利用研究领域,他培养起一支高素质的科技骨干队伍,其中有的人主持了国家重点项目,有的获得了国家级荣誉。
孙寰20年如一日,他默默无闻,埋头苦干,乐于吃苦,甘于奉献,克服了科研经费短缺、立项艰难、助手离去、别人误解、研究成功希望渺茫等重重困难。多年来节假日、双休日不休息,常常工作到夜里10点,甚至更晚。大豆开花季节,他与课题组人员一同在田间做杂交,一干就是一整天。他崇尚务实,反对浮躁,在科技立项或报成果中从不浮夸,实事求是。孙寰认为,科学家首先要有创新意识,有责任感,那种安于现状、在低水平上重复别人走过的路,不是科学家的价值观。他敢为人先,不畏险阻,克难制胜的精神为广大科技人员所敬仰。目前,他正在加紧进行杂交大豆产业化研究,决心建设好国家杂交大豆改良中心,为我国现代农业发展做出新的更大的贡献。
简历
1939年1月18日 出生于黑龙江省哈尔滨市。
1958年8月—1959年8月 在白城农校大专班学习。
1959年8月—1963年8月 在吉林农业大学学习。
1963年9月—1966年8月 在沈阳农学院读研究生。
1966年8月—1968年7月 在沈阳农学院毕业待分配。
1968年7月—1979年2月 在吉林省农业科学院试验农场当工人,后任工人技术员。
1979年2月—1982年2月 任吉林省农业科学院大豆研究所助理研究员。
1982年2月—1985年8月 任吉林省农业科学院大豆研究所副所长。
1985年8月—1992年6月 任吉林省农业科学院副院长、副研究员。
1992年6月—1999年9月 任吉林省农业科学院副院长、研究员。
1999年9月至今 任吉林省农业科学院研究员、大豆科学领域首席科学家。
主要论着
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