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“零的突破”!早粳稻诞生记

来源:中国科学报2021-07-21 09:33

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  7月19日,江西省上高县,双季早粳水稻新品种“中科发早粳1号”现场考察会举行。200亩示范片里金色稻浪翻滚,丰收在即。

  “10、20、30……”测产现场,福建省农业科学院谢华安院士摘了一个稻穗,放在手心里揉开来,拉着身旁的中国水稻研究所胡培松院士一起数起了稻粒。

  “只有四粒瘪谷,结实率很高,很可贵。”看着手里105粒稻粒,特邀专家谢华安对胡培松说。随后谢华安又接连仔细查看了多块稻田,结果未发现一穗有病害,这让他对新品种的抗病能力也感到很满意。

  当天的测产结果发现,新品种在不同栽培模式下均表现优异,尤其在苗期抗冷、抗旱、成熟期抗穗发芽等农艺性状中表现突出,且外观品质优、食味好。

  “震撼!”“打破认知!”“前景很好!”考察会现场,许多水稻专家如是评价,指出这个由中国科学院遗传发育研究所李家洋团队与合作者选育的新品种是我国双季早粳稻“零的突破”,它意味着今后提前一个季度就能吃上好吃的新粳米了。

  填补空白,为主粮供应“端上第一碗饭”

  “一个品种好不好,看长相就知道。”看着稻田里苗壮籽实的新稻,中国水稻所所长胡培松心情特别愉悦,他笑言自己有些“舍不得走了”。

  19日,江西省农业农村厅组织测评专家组通过考察和实割测产发现,“中科发早粳1号”新品种田间群体长势均衡,无明显病虫害,植株挺立,后期落色好。同时,新品种兼具高产性,经专家实地测产,人工抛秧种植亩产530.31公斤,机插种植亩产为613.73公斤,两种种植模式平均亩产567.64公斤。

  “新品种单产高,株型优良,抗倒伏抗稻瘟病,米质也非常优异,这是一个新的突破,对中国早稻生产意义重大。”中国农业科学院副院长万建民院士说。

  我国是世界上水稻产量第一大国。然而,一直以来,双季早粳品种在我国水稻生产中是一个空白。

  我国双季早稻生产共有13个省,其中湖南、江西、广西、广东等4省区播种面积占全国的75%以上。据2020年国家统计局公布的全国早稻生产数据,全国早稻播种面积4751千公顷(7126万亩),全国早稻总产量2729万吨(546亿斤),平均单产5745.0公斤/公顷(383.0公斤/亩)。

  然而,我国所有的双季早稻品种均为籼稻,目前国家设立的双季早稻品种审定只有早籼组。早籼稻是在3月中下旬播种、7月中下旬收获(生长期100~120天)的南方籼稻品种。早籼稻品种尤其是长江中下游的品种由于其整体品质较差,大部分作为储备粮或工业用粮使用。

  以江西省为例,该省农业农村厅副厅长刘光华表示,2020、2021年该省连续两年早籼种植面积1800万亩,早稻产量居全国第二,约占我国早籼生产的五分之一。

  然而,江西早籼以高产类型为主,品质较差,种植效益低,种植面积近年逐年下降。“2014年至2019年,种植面积从2091万亩降低至1643万亩。”他说。

  怎样才能培育出高产、优质的早稻品种呢?一直聚焦水稻研究的李家洋把目光瞄向了早粳稻。同早籼稻相比,生长在高纬度地区的粳稻品种具有抗逆性强、株型优、米质优、食味佳等明显优点。

  “将双季早籼稻品种改为双季早粳稻品种,可以将优质新米提前两至三个月上市,为我国主粮供应端上第一碗饭,增加农民受益。”李家洋说。

  然而,早粳稻一直是水稻培育的一个难题,其种子资源需要具备多种品质,如苗期内要耐得起骤然而至的倒春寒,能够扛得住南方7月份的高温,如何在短暂的生长期(100-120天)内取得高产等。综合这些原因,从上世纪60年代至今,尽管育种家已经尝试了几十年,却一直未能培育出在实际生产中使用的双季早粳稻新品种。

  现在,李家洋率领团队终于攻克了这些难题,实现了我国双季早粳稻“零的突破”。

  南北稻“联姻”,精准培育优质后代

  当天中午的新米饭“试吃”再次刷新了专家组对“中科发早粳1号”的认识:新品种米粒细长,味道甜香可口。

  “这个品种给我们搞早籼稻育种的带来了很大压力。”在当天下午的专家点评会上,胡培松的一句话在现场引起一片欢笑声。

  与会专家认为,新品种是传统育种跟现代生物育种相结合培育出的优质典范。示范主要实施单位、江西省农业科学院水稻研究所的副所长肖叶青研究员表示,在早稻成熟期的高温多雨天气下,与早籼稻相比,新种子谷穗发芽少。新品种还含有低镉积累基因。

  此次双季早粳稻诞生背后,有两大技术“利器”的支撑,其一是南北稻‘联姻’。

  据新种子研发团队成员、中科院遗传发育所刘贵富研究员介绍,新种子的亲本来自三种不同特性的水稻——具有早熟、耐冷特性的“空育131”,抗稻瘟病的长粒米“南方长粒粳”和具有耐冷、抗倒伏、口感好等特性的“吉粳88”,经过杂交筛选后培育而成。

  “把这三个亲本种质资源结合在一起非常重要,好的亲本才能诞生出好的新品种。”中国农业科学院作物研究所所长钱前院士说。

  新品种诞生的另一个强大技术支撑是“分子精准设计育种”。它是在中国科学院A类战略性先导科技专项“种子精准设计与创造”等项目的支持下产生的重要成果。

  用李家洋的话说,“分子精准设计”就像组装一台电脑。“想要什么样的水稻,把相关的水稻基因组合在一起,就可以培育出满足需要的种子。”

  李家洋团队长期从事高等植物生长发育与代谢调控的机理研究,在我国率先建立了植物基因图位克隆技术方法体系,克隆了影响水稻株型、分蘖数目、株高等株型特征的一系列重要基因,为培育高产优质水稻新品种奠定了坚实的理论基础, 并率先提出了“分子设计育种”的理念。

  与常规育种技术相比,“分子精准设计”育种不仅克服了育种周期长、偶然性大和育种效率低下等缺点,还可以对当前品种的缺点进行精确改良,实现多个优良性状的聚合。目前李家洋团队先后订制了多个具备高产、优质、高效、高抗等诸多优良性状的“理想水稻”。

  他们创建的北方稻区的“中科发”系列水稻新品种和南方稻区的“嘉优中科”系列水稻新品种,均实现了高产优质多抗水稻的高效培育。截至目前,2018年通过国审的“中科发5号”等系列品种在黑龙江、吉林、辽宁等省区推广面积达200万亩以上;2017年进行万亩示范的超高产水稻品种“嘉优中科”系列推广面积已逾100万亩。

  “中国有14亿人口,要吃饱、吃好饭,是个大事。”现在,利用分子精准设计育种技术,李家洋朝着理想又前进了一步。

  打通产业链,献力国家粮食安全

  “我过去认为,早粳稻是不可能有的,但现在我的观念被打破了。”曾分管江西省早稻种植的刘光华说,他希望这项革命性的技术成果早日通过审定。

  江西农业大学副校长贺浩华教授表示,全国首创的新早粳稻品种给他的第一印象是“震撼”。当地农民最早的时候卖早稻,留晚米,因为后者口感好。现在是留早稻,卖晚米,因为早稻打药少。而新的早粳稻口感好,且能抗病,打药少,“老百姓一定会感兴趣”。

  江西省农科院院长戴星照也表示,实现种业的科技创新,有助于从源头上解决国家粮食安全问题。早粳稻的早日推广对水稻产业结构的调整和农业供给侧结构性改革具有十分重要的意义。

  交流会上,在场院士专家都十分看好早粳稻的应用前景,纷纷提出建议,希望能够推动它更快从田间走向更多老百姓的餐桌。

  尽管目前“中科发早粳1号”已聚集了许多优良性状,但李家洋仍然很谨慎,他表示新品种仍需升级与完善。“科学研究在走向产业时,往往会一个缺点就会一票否决。我们还要继续做实验,与相关科研院所和地方合作,把机理机制搞清楚,这样才能早日产业化。”他说。(冯丽妃)

[ 责编:张蕃 ]
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