馬愛平
2020年夏天,按照國家防總命令,安徽省阜南縣王家壩閘第16次開閘泄洪,洪水洶涌奔向蒙洼蓄洪區(qū)。當時水沒到腰,蓄洪區(qū)內種的蕎麥、蘿卜都死了,稻子還沒有抽穗,全淹壞了。但令人驚訝的是,洪水退去之后,蒙洼蓄洪區(qū)內一批節(jié)水抗旱稻旱優(yōu)73卻“浴水重生”,從近地面處生出新的莖干,長勢良好,當地群眾喜出望外地稱它們?yōu)椤暗緢詮姟?。“浴水重生”的旱?yōu)73,正是出生于水稻遺傳資源的創(chuàng)制保護和研究利用項目。
上海市農業(yè)生物基因中心羅利軍研究團隊聯(lián)合國內多家科研機構共同完成的水稻遺傳資源的創(chuàng)制保護和研究利用項目,為水稻種植開辟了新思路,該項目獲得2020年度國家科技進步獎一等獎。
20世紀中后期,我國水稻育種一直沒有大的突破,稻種資源利用效率低,育成品種遺傳基礎狹窄,育種中存在高產與優(yōu)質、高產與抗病、高產優(yōu)質與抗逆性差等矛盾。
水稻遺傳資源的創(chuàng)制保護和研究利用項目,針對這些問題進行了系統(tǒng)的水稻遺傳資源的收集保存、研究評價和創(chuàng)新利用。項目牽頭人、上海市農業(yè)生物基因中心首席科學家、研究員羅利軍介紹,項目目標一是要建立國際一流的水稻種質資源保護與利用體系;二是進行優(yōu)異種質資源的鑒定與重要種質的創(chuàng)新;三是進行重要性狀的基因發(fā)掘與遺傳剖析;四是構建基于擴大遺傳基礎的新品種培育技術,培育突破性新品種的培育。
創(chuàng)制高產優(yōu)質與節(jié)水抗旱相結合的新種質是項目最大的難點。經過近60年的努力,我國以產量為導向的水稻育種取得了顯著的成就,產量潛力大幅度提高,稻米品質也得到了改善,但是水稻品種對淡水的依賴性太強,導致水稻生產耗水量占總用水量的50%左右。
“種植優(yōu)良品種是實現水稻高產穩(wěn)產的基礎。20世紀50年代的矮稈水稻和70年代的雜交水稻品種的選育與推廣,使我國水稻產量實現了兩次重大的突破。如何在此基礎上解決我國水稻種質資源利用效率低、品種遺傳基礎狹窄、耗水量大、化肥農藥施用量增加等問題,是我國農業(yè)科技領域在20世紀后期亟待突破的幾大難題?!绷_利軍說。
迄今為止,項目取得多項顯著突破,我國到底有多少水稻種植資源呢?羅利軍介紹,項目構建了水稻育種與基礎研究的遺傳資源平臺,解決了我國水稻育種和基礎理論研究中遺傳資源缺乏問題,建立了資源保護和利用體系,安全保存遺傳資源20余萬份;鑒定出一批重要優(yōu)異資源并被廣泛利用,克隆了一批重要基因,育成327個新品種。
其次,項目建立了基于擴大遺傳基礎的種質創(chuàng)新和品種選育技術,解決了我國秈型雜交稻米質欠佳、優(yōu)質與高產、高產優(yōu)質與節(jié)水抗旱的矛盾等問題。項目育成的綏粳18,是我國近3年推廣面積最大的品種。中浙優(yōu)8號、滬旱61、吉粳809等則在優(yōu)質高產、節(jié)水抗旱和氮肥高效利用等方面表現突出。
“節(jié)水抗旱稻既可以像水稻一樣在水田節(jié)水栽培,又可以像小麥一樣在旱地種植?!绷_利軍介紹,項目篩選鑒定了一批節(jié)水抗旱種質資源,實現了水稻高產優(yōu)質與旱稻節(jié)水抗旱優(yōu)良特性的完美整合,選育出一批節(jié)水抗旱稻新品種,與目前大面積推廣的水稻品種相比,在不降低產量的前提下,其生產過程可少灌水53.3%,少施化肥47.7%,而且大幅度地減少農業(yè)面源污染,其中,總氮和總磷的排放分別減少69.0%和36.6%,農藥減少80%以上。實現了“資源節(jié)約、環(huán)境友好、農田增值、農民增收”的綠色農業(yè)生產目標。
除此以外,項目創(chuàng)建了基于群體測、回交與多親本導入系的有利基因挖掘技術,定位1926個主效數量性狀基因座(QTL),并基于此控制水稻產量、抗旱、耐鹽、抗病等重要目標性狀;發(fā)表論文269篇,其中SCI論文共被引用5041次,豐富了水稻遺傳育種的理論和方法。
令人敬佩的是,該項目向全國大專院校、研究院所和種業(yè)公司分發(fā)資源共計8萬余份,并通過資源共享育成327個品種。這些品種累計推廣面積達11.9億畝,共獲經濟效益1680.6億元。推廣區(qū)域覆蓋東北、長江中下游、華南和西南稻區(qū)。其中,綏粳2018年推廣面積超過1000萬畝。
“項目為提高和穩(wěn)定我國水稻產量、提升稻米品質作出了重要貢獻,有助于鄉(xiāng)村振興和精準脫貧。項目育成的品種適應性強,在全國范圍內大面積推廣。優(yōu)良品種特別是米質優(yōu)的品種的推廣,有益于農民增收,提高消費者的生活水平,如早玉香粳、云恢290等已成為品牌優(yōu)質米,深受消費者和市場歡迎?!绷_利軍說。
此外,該項目為我國農業(yè)綠色發(fā)展作出了重要貢獻,有助于“資源節(jié)約、環(huán)境友好”型農業(yè)產業(yè)體系的建設,促進了行業(yè)結構調整與行業(yè)技術進步。項目育成的品種抗病性增強、氮肥利用效率高,大幅降低農藥和化肥施用。節(jié)水抗旱稻還大幅減少淡水灌溉,大幅減少面源污染和甲烷排放,對當前農業(yè)供給側結構改革具有重要的價值。