吴纪昌,玉米抗病育种专家。在玉米抗病育种工作中,率先导入了玉米抗大斑病Ht基因,并组配出多抗性的玉米杂交种 “丹玉13”,获国家科技进步一等奖,对提高我国玉米产量起了重大作用。
吴纪昌,1930年10月26日出生于辽宁省辽阳县铧子镇三家子村的一个农民家庭。自幼父亲身患精神病,不能工作,家中生活全靠母亲一人负担,家庭生活虽然非常贫困,但母亲以坚强的毅力,克服种种困难,决心送他们兄弟三人上学,期盼他们好好读书,长大成人。
1948年秋沈阳解放后,吴纪昌在东北人民政府贸易部成立的商业专科学校培训一年,之后被分配到沈阳市人民政府度量衡检定所工作。曾担任所长职务,五年工作期间,制订了沈阳市度量衡管理办法等。1954年考入了沈阳农学院植物保护专业,1958年本科毕业后被分配到丹东市农业专科学校任教,曾任教务处副主任、主任等职。1970年丹东农业专科学校与丹东市农科所合并,成立了植保室,并承担国家下达的玉米病虫害研究课题。从此,吴纪昌开始了对玉米病害和抗病育种的研究工作,历任课题组主持人、研究室主任、副所长等职。
玉米是主要粮食作物之一,辽宁省每年种植面积约130万公顷,但是长期以来经常遭受大斑病、小斑病、丝黑穗病、玉米螟等病虫为害,一般每年减产10%—20%,严重时损失达40%以上,减产粮食10万吨以上。1971年,当他刚踏上农业科研之路时,就遇上玉米大斑病和丝黑穗病在辽宁省大暴发,玉米受到空前未有的大减产。作为一个植物病虫害防治科技工作者,面对这么严重的现实,吴纪昌感到痛心疾首,社会的责任心和使命感油然而生。当时,国家和政府非常重视,各地纷纷立项,开展玉米三病一虫 (大斑病、小斑病、丝黑穗病,玉米螟) 的科学研究课题。为了解决玉米病害的为害,首先必须了解玉米大斑病、丝黑穗病的发生、为害与流行规律。吴纪昌亲自到农村去走访农民,深入田间,一块地一块地的细致调查病害的症状,发生程度以及发生与环境条件、栽培技术的关系等。他撰写了玉米大小斑病、玉米丝黑穗病的发生情况与防治措施的调查报告。同时也开展了病害与气象条件、病害与栽培技术关系的试验研究,在此基础上还进行了药剂防治的筛选,提出了用多菌灵、托布津、代森锰、退菌特等药剂防治病害的方法。生产实践证明,在大面积上施药防治玉米病害,特别是防治玉米大斑病,需要大量的人力、物力,事倍功半,从经济效益看,甚至得不偿失,防治病害的最佳选择是以抗病品种为核心的综合防治策略。当时,玉米大斑病被国内外公认为是玉米生产上一大难题,而我国对该病害的研究还是刚刚起步,尤其是抗病育种工作。作为一个植物病理工作者,吴纪昌对病害研究虽有一定基础,但是要进行抗病育种研究则显得力不从心,首先是缺乏遗传育种的基础知识,其次是当时的研究条件十分简陋。可他想: 外国人能做到的,我们也应该能做到。于是下定决心,一心一意坚持搞下去,不懂的知识向书本学习,向老科学家和有实践经验的人请教,积极与育种家配合,开展抗病育种工作。丹东市农科所多年从事玉米育种的景奉文技师、沈阳农学院 (今沈阳农业大学) 的着名小麦抗病育种专家吴友三等,都是他虚心请教的专家,甚至可以称得上是他开展玉米抗病育种的启蒙老师。吴纪昌曾多次向吴友三教授请教,吴教授所提供的国内外对玉米大斑病、丝黑穗病的研究资料汇编使吴纪昌受益匪浅; 同时吴教授在沈阳农学院多次举办植物免疫学、作物抗病育种培训班,每次都及时通知吴纪昌参加学习,借此机会,吴纪昌聆听了国内外知名的植病专家、育种专家曾士迈教授、李竞雄教授等的讲课。当时大量的参考资料都是外文的,而自己英语不过关,吴纪昌于是就潜心攻读英语,工夫不负有心人,经过几年时间,他已基本掌握有关抗病育种的基础理论与实践知识。
品种资源是抗病育种的重要基础材料,没有品种资源就等于巧妇难做无米之炊。1973年,听说李竞雄教授从美国引进了一些具有抗大斑病的单基因Ht材料,吴纪昌就登门拜访求索,老教授爽快地给了几粒种子,种子虽少,却是极其宝贵的,为他日后开展抗病育种提供了种质资源基础。真是种子赛黄金,黄金有价情无价。
1987年他晋升为高级农艺师,1990年晋升为研究员,曾兼任丹东市农学会理事,全国植物病理学会理事,农业部 “八五”玉米育种攻关专家组成员。1987年随丹东农业代表团赴朝鲜考察,1990年赴美国伊利诺斯、衣阿华、明尼苏达等地考察玉米病害和抗病育种。1971年从事科研工作以来,因其对玉米病害及抗病育种研究做出了突出的贡献,分别获得国家、省部级科技进步一、二、三等奖共12项,先后获得省、市劳动模范、优秀共产党员、全国农业劳动模范、全国先进工作者,国家级有突出贡献的中青年专家荣誉称号。
综合利用垂直和水平抗性选育
抗大斑病玉米新品种
20世纪60年代,美国相继发现了抗大斑病单基因Ht1、Ht2、Ht3、HtN等,并加以利用,解决了生产中玉米抗大斑病问题。我国从国外相继引进了携带Ht1、Ht2、Ht3、HtN等抗大斑病基因的玉米种质资源,并且在玉米骨干系上进行转育,吴纪昌等经过几年的努力,已转育成功带有Ht1、Ht2、Ht3、HtN单抗性基因的Mo17Ht、330Ht、E28Ht、旅28Ht、334-11Ht等抗病自交系,并对其抗病效应及其遗传规律进行了研究。
玉米对大斑病的抗性,依据其病斑反应型、病斑数量、病斑大小和产孢量等因素可分为两种类型,一种是病斑数量型抗性(萎蔫型),表现为病斑的多少和大小,这种抗性是受多基因控制的,属于水平抗性; 另一种是褪绿斑型抗性,表现为寄主对病菌侵染的过敏性坏死,这种抗性是受单基因控制的,属于垂直抗性,如具有Ht1、Ht2、Ht3基因的抗性表现就属于这一种。吴纪昌研究发现,当两种类型的品种进行杂交,其杂交子一代的抗性表现兼具两种类型的特点,而且两种抗性效应彼此互补,相互加强。这说明在玉米抗病育种中,不应只选择一种抗性类型,最好两者结合利用,聚合抗性基因,提高抗病的稳定性与持久性。
丹玉13等的选育成功是多抗性育种的一项重要突破
1979年,由吴纪昌亲自参与选配的玉米杂交种 “丹玉13”(Mo17Ht×E28Ht) 获得成功,该杂交种是一个具有多抗、高产、质优、生育期适中、适应性广的玉米杂交种。1984年以来已在我国24个省、市、自治区推广应用,1989年最高种植面积达360万公顷,一般年份种植200万公顷,多年来种植面积一直居高不下,至1999年累积种植面积2 750万公顷,增产1 648万吨,增加经济效益130多亿元。丹玉13在国内外同类研究中,堪称为推广速度最快、种植面积最广、应用时间较长、经济效益最高的一个杂交种,它的选育成功是玉米多抗性育种的一项重要突破,是玉米单基因抗性与多基因抗性综合应用的一个典型例证。1989年,丹玉13获国家科技进步一等奖。此外,吴纪昌还选育成功一些优良的玉米自交系,如自交系E28是改良自交系旅9宽(易感病,不抗倒) 并导入单抗基因Ht的自交系。E28自交系具有抗病、抗虫、抗倒、配合力高、生育期适中等优点,是我国较早导入Ht基因的育种亲本,并且拓宽了国内玉米种资源旅大红骨选系的应用范围与利用价值,确立了旅大红骨在我国玉米育种与生产中的核心地位。以E28自交系为亲本,先后组配出很多优良杂交种,其中以丹玉13、沈单7号最为着名,推广面积最大,经济效益最高。2001年,E28自交系获辽宁省科技进步一等奖; 另外,由E28选育出的玉米杂交种 “丹玉16”、“丹玉21”、“东单16”、“东225” 等也在生产上广泛应用,其中,丹玉16、丹玉21分别获辽宁省、沈阳市科技进步二等奖。1984—1985年,吴纪昌主持了丹玉13高产、抗病大面积开发试验,总结出了丹玉13高产栽培的规范化配套技术,并在岫岩县以至全省大面积推广。1986年,该项成果获辽宁省科技进步三等奖。
发现玉米大斑病菌新生理小种
玉米生产实践中,很多抗病品种种植若干年后就变成了感病品种,其中一个重要原因是病原菌出现了高致病力生理小种的分化。1970年,美国由于玉米小斑病菌T小种的出现,损失产量1650万吨; 1973年,美国夏威夷发现了玉米大斑病菌2号生理小种,这对玉米抗病育种来说又是一个严重的威胁。为了有针对性的进行抗病育种,必须了解我国玉米大、小斑病菌的生理分化状况。1979年以来,吴纪昌等在辽宁省内外采集了大量的玉米叶斑病菌标本,经过室内分离和田间鉴定,从丹东地区采集的大斑病叶中分离、鉴定出玉米大斑病菌2号生理小种,同时也相继分离、鉴定出小斑病菌T小种,玉米圆斑病菌1、2号小种。其中,玉米大斑病菌2号生理小种在我国属首次发现,这一成果1983年获辽宁省科技进步二等奖; 对玉米小斑病菌的研究及对小斑病菌T小种的报道于1989年获农业部科技进步三等奖。
玉米品种资源的抗病鉴定为玉米抗病育种提供了重要种质基础
多年来,吴纪昌对本地以及从国内其他省份和国外引进的原始品种、育种材料 (包括自交系与杂交种),进行了抗大斑病、抗丝黑穗病、抗玉米螟等的人工接种鉴定。先后鉴定了5 000多份材料,筛选出对病、虫具不同抗性,以及携带单抗或多抗基因的许多抗性材料。在鉴定我国各单位研制的玉米不育材料时,明确了玉米T群不育系中对小斑病菌T小种表现感病,而唐徐型、L
2型、C型、S型、M型等不育系对T小种表现抗病,这一结果为我国玉米不育系的研究与应用提供了重要依据。玉米品种资源抗病性鉴定工作于1986年获农业部科技进步一等奖,1987年获国家科技进步三等奖。
优化玉米病虫害综防体系,控制了玉米三病一虫的为害
“六五”、“七五” 期间,吴纪昌参加国家病虫害综合防治体系研究课题,与沈阳农学院协作,在辽宁岫岩、凤城等县设立综合防治试验基点,最后将综合防治措施优化为: 以种植抗病品种(丹玉13) 为主,结合生物防治 (施放赤眼蜂)、栽培防病等措施,提倡少施或不施农药,经推广应用,有效地控制和减轻了玉米 “三病一虫” (大斑病、小斑病、丝黑穗病,玉米螟) 的为害,取得了明显的经济效益和生态效益。尤其值得一提的是,综合防治措施中强调少施和不施农药,不仅减少了费用,而且避免了人畜中毒和环境污染,对保持和改善生态环境平衡起到了积极的作用。1990年,该项研究成果获农业部科技进步三等奖。
鉴定玉米抗源材料为多抗育种奠定基础
近年来,我国选育出了玉米能抗三病一虫的品种,基本上控制了玉米大斑病、小斑病、丝黑穗病和玉米螟的为害,但是病原菌随时会发生变异,出现高致病性新小种; 生产上也会不断出现新病害,如玉米茎腐病、灰斑病等,同时有些曾被治理控制的老病害又有出现反弹,再度流行猖獗,这就对玉米抗病、虫育种提出了新的、更高的要求,多抗育种势在必行。吴纪昌认为,多抗育种的前提是首先要弄清楚各种病害的侵染规律和流行条件,在此基础上对玉米的品种资源进行广泛的抗病鉴定,既要包括生产上应用的杂交种,也要包括作为育种亲本的自交系。他带领课题组成员,先后对玉米自交系和杂交种进行抗青枯病菌、尾孢病菌的人工接种鉴定和自然发病调查,明确了抗、感材料的抗性反应与遗传特点,为玉米多抗性育种积累了可靠的基础资料。
严谨细致、身体力行是他奉行的原则
从事农业科学研究,尤其是育种工作,不仅工作辛苦,而且还需要具备耐心、细致的素质。吴纪昌在长期的抗病育种研究中,要求自己做到: 在整个生长季节里,对每一行、每一株、每一张叶片,甚至每一个病斑都要详细观察和记载,只有这样才能有所发现。1979年,在海南进行南繁时,试验地E28区中一个株型挺拔、叶色浓绿的植株引起了他的注意,经过几代精心培育,最终选育出优良自交系E28; 1980年夏,在试验地E59区中,他从携带Ht抗性基因的病株叶片上发现了萎蔫型的病斑,当即将此病叶采集回实验室,进行分离培养、人工接种鉴定,结果证明病原菌是玉米大斑病菌的新变异小种,即2号生理小种,这在我国是首次发现和报道。
吴纪昌每年都要用多个自交系,组配出几千个杂交种。经过各种试验程序、调查研究、比较、分析,最后才能选出好的杂交种。丹玉13的选育实际上是从1977年开始的,至1985年,通过省级品种审定并开始推广。从选系到杂交种的审定前后经历了八九年的时间,这期间凝聚了他无数的心血。1989年,丹玉13通过国家品种审定,得以在全国推广,这是对多年辛勤耕耘、勇于实践的回报。
玉米在我国北方一年只能种植一代,为了加快育种进度,每年秋、冬季节吴纪昌就去海南岛从事加代繁殖工作,这样每年就可以种两代。海南岛的冬天是闷热的,对于北方人来说不太习惯,有一次。吴纪昌得了急性肠炎,上吐下泻,当地医院诊断他患了霍乱,对他进行隔离治疗,几天后当病情稍有好转,他就急忙出院,因为心里惦念着田间生长的玉米苗呢! 春节在我国是全家团圆的日子,也是在海南进行玉米授粉和收获种子的大忙季节。此时,为了玉米抗病育种的大事业,为了能够取得准确的试验数据和结果,吴纪昌总是舍弃与家人团聚的机会,坚定地留在试验基点。难怪孩子们常说“爸爸的心里只有玉米,没有我们”。
吴纪昌已为我国农业科研事业辛勤工作了40多年。他勤勤恳恳、任劳任怨、勇于实践、大胆创新,为提高农业生产做出了贡献。离休后已近古稀之年,他仍不忘为我国的玉米抗病育种事业发挥自己的余热。真是踏遍青山人未老,为了大地的丰收,几十年如一日地辛勤耕耘着。
简历
1930年10月26日 出生于辽宁省辽阳县。
1949年3月—1949年10月 在辽宁省沈阳商业专科学校学习。
1949年10月—1954年8月 在沈阳市度量衡检定所工作、曾任副所长。
1954年9月—1958年8月 在沈阳农学院植物保护专业学习。
1958年8月—1969年12月 任丹东市农业学校任教师、教务处副主任。
1970年1月—1997年2月 在丹东市农业科学院工作,任课题组主持人、研究室主任、副所长、研究员。
1997年4月至今 任辽宁东亚种子集团公司种子科学研究院总农艺师。
主要论着
1 吴纪昌. 丹东地区玉米大小斑病发生情况的调查. 新农业,1971(17):20—22
2 吴纪昌. 不同型细胞质雄性不育系对小斑病菌 “T” 小种抗性研究.辽宁农业科学,1979 (5): 7—9
3 吴纪昌,陈刚,邹桂珍等. 玉米大斑病菌生理小种研究初报. 植物病理学报,1983,6 (2): 15—20
4 吴纪昌,刘春增,陈刚等. 玉米单基因抗大斑病效应与利用研究. 辽宁农业科学,1985 (5): 5—10
5 吴纪昌等. 玉米叶斑病长蠕孢菌生理分化研究. 两岸植物病理学术研讨会论文集,1992: 179—180
6 吴纪昌,张铁一,陈刚等. 玉米杂交种丹玉13号选育报告. 辽宁农业科学,1986 (2): 1—3
7 吴纪昌,马丽君,孙义等. 玉米一种新病害——尾孢菌叶斑病大发生.玉米科学,1992 (创刊号):67—68
8 吴纪昌,张铁一,陈刚等. 多抗性玉米自交系E28的选育与利用. 玉米科学,1996,4 (2): 1—4
9 马丽君,吴纪昌,王作英等. 玉米种质资源对大斑病的抗性鉴定. 玉米科学,1996,4 (4): 18—21