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“杂交水稻之父”袁隆平:“巨型稻”下好乘凉

17-11-20 15:33 来源:经济日报  编辑:赵凌艺

  “杂交水稻之父”袁隆平参观“巨型稻”生长情况。本报记者沈慧摄

  湖南省长沙县金井镇,站在2米多高的“巨型稻”前,身高1.7米左右的袁隆平看起来有些“娇小”。多年前,这位“杂交水稻之父”曾做过一个梦:杂交水稻的茎秆像高粱一样高,穗子像扫帚一样大,他和助手们一同在稻田里散步,在水稻下面乘凉。如今,随着“巨型稻”迎来丰收,袁隆平的“禾下乘凉”梦又近了一步

  近日,中国科学院亚热带农业生态研究所宣布,该所夏新界研究员领衔的水稻育种团队历经十余年,成功培育出优质超大超高水稻新种质——“巨型稻”。

  “这是个非常好的种质材料,最大优势在于生物量大,期待接下来能够在收获指数上进一步提高。”参观现场时,袁隆平提出殷殷期望。

  “大个子”水稻成方向

  水稻产量主要取决于生物量和收获指数两大性状。现有水稻的收获指数已经接近植物生理学家认为的上限,因此,培育拥有超大生物量的水稻成为育种主流方向

  位于长江中游的湖南,自古就是“鱼米之乡”。时至今日,这里依然是我国最重要、最集中的农产品生产基地之一。10年前,作为中科院“百人计划”中的一员,夏新界从美国回到了湖南,开始深耕他的粮食增产梦想。

  稻米是人类最主要的粮食作物,世界上有一半以上人口主食为稻米。随着全球人口增长与耕地面积减少,不断提高产量仍是当今水稻育种工作者的首要目标。据推测,从2017年到2020年,我国粮食产量基本持平,不到64000万吨,但今后几年的粮食消费量估计会突破72000万吨,供需存在缺口。

  “水稻的产量主要取决于生物量和收获指数两大性状。过去,我国的高秆水稻品种收获指数仅有0.3,也就是三分之二是稻草,三分之一是稻谷。”袁隆平说,20世纪60年代初,通过水稻矮秆化育种(大约有六七十厘米高),亩产提高了20%以上。后来,收获指数逐渐提高到了0.5,但生物量并不高,亩产只有400多公斤。不久,被称为“第二次绿色革命”的杂交育种在保持较高收获指数的基础上,又将水稻改进为半矮秆化(大约0.9米到1米),大幅度提高生物量,实现了作物单产的又一次跨越式提升——亩产大概600公斤。

  然而,经过几十年的不断挖掘,现有水稻的收获指数已经接近植物生理学家认为的上限:0.6。未来何去何从?培育拥有超大生物量的“大个子”水稻成为水稻育种的主流方向。

  “‘巨型稻’是在现有优异种源的基础上,运用野生稻远缘杂交、分子标记定向选育等一系列育种新技术,获得的拥有完全自主知识产权的杂交水稻新种质。”根据“巨型稻之父”夏新界提供的数据,这一水稻新种质株高最高2.2米,茎秆粗壮(18.5毫米),叶挺色深,单位面积生物量比现有水稻品种高出50%,平均有效分蘖40个,单穂最高实粒数达500粒。

  “作为‘父本’材料,巨型稻的出现为水稻育种提供了一个新选择,未来有望与其他水稻杂交培育出更多水稻新品种。”夏新界说。

  开启水稻研究新大门

  作为水稻新种质材料,“巨型稻”个子高、生物量大、克服了水稻高产不优质的问题,发展潜力值得期待

  深秋,空中飘起了绵绵细雨,一蔸蔸水稻微微随风摇摆,让人仿佛置身“巨人国”。

  经农业部植物新品种测试中心与华智水稻生物技术有限公司指纹图谱检测:“巨型稻”是一种水稻新种质材料。“抗倒伏、抗病虫害、耐淹涝,这种材料为我国水稻研究打开了一扇新的大门。”中科院新闻发言人、科学传播局局长周德进表示。

  以它为“父本”,中国科学家筛选、培育出了较为高产的杂交新稻种,并试种在湖南、广东、海南等亚热带农作区,均取得了成功,单季产量可超过每亩800千克。在夏新界看来,巨型稻这一水稻新种质目前还有诸多技术亟待解决,未来增产潜力值得期待。“只要突破栽培技术,收获指数提升至0.5,其理论单季产量有望超过18吨/公顷,打破单季水稻产量纪录。”

  个子高、生物量大为未来的高产带来了可能,但会不会容易倒伏?夏新界介绍,“巨型稻”的根系能深入30厘米的土层,是普通杂交水稻根系深度的3倍。这使得如指头粗细的稻茎最高能长到2.2米,而且格外坚挺,即使在狂风中也不会轻易倒伏。

  更难得的是,成熟收割时,茎叶仍为绿色,可作青贮饲料,还保持了良好口感。“一般来说,产量与口感不可兼得,高产的品种往往品质差。‘巨型稻’米粒均匀,米质好、适口性好,经评估达到了国家优质稻谷标准三级,克服了水稻高产不优质的问题。”中科院亚热带农业生态研究所所长吴金水表示。

  夏新界说,“巨型稻”目前存在的一个突出缺点是在湖南以北地区种植生育期有点过长,下一步,将重点针对“巨型稻”的遗传调控机制、农艺性状等进行研究,以进一步改善优化其品质。

  听取蛙声不是梦

  为破解水稻种植“增产不增收”难题,“巨型稻”生态综合种养模式试验与示范区应运而生,试验结果表明:与现有常用稻田综合种养模式相比,该模式下亩均纯收入超过万元

  青蛙、泥鳅、龙虾、稻花鱼……“巨型稻森林”里,各种养殖水生物自由穿梭,一片生机盎然。

  当前,我国普遍面临农村劳动力短缺、水稻种植“增产不增收”,早稻种植面积逐年下降,甚至稻田大范围抛荒的严峻局面。农田产出低下,不足以唤起广大农民种田积极性。“如果仅仅是水稻增产,还难以唤起农民种田的积极性。”夏新界说,即使水稻产量达到亩产1000公斤,一家农户的几亩田地,也不足以维持一家几口的日常开支。“巨型稻”株形高大、稀植、生育期长、叶茂且冠层高、淹水深度大,可为蛙、鱼和泥鳅等稻田养殖动物提供良好的栖息环境,具有适宜种养结合的优势。

  2017年,亚热带农业生态研究所在“长沙站”建设了30亩“巨型稻”生态综合种养模式试验与示范区,试验结果表明:与现有常用的稻田综合种养模式相比,该模式下稻谷产量至少提高一倍以上,青蛙、泥鳅、稻花鱼等养殖动物的成活率亦提高一倍以上,生长周期缩短15至20天,个体重量提高20%以上,产量提高1.5倍以上,亩均纯收入超过万元。

  对于“巨型稻”是否会损耗地力的质疑,吴金水回应称,虽然它们所需养分确实比普通水稻要高,但实际上,发达的根系会让其对土壤养分的利用率大大提升,因此两者对化肥的消耗基本是一样的。

  目前,夏新界带领的科学团队正在通过试验,不断调整养殖动物投放数量和种类。他的设想是:在稻田里创造一个更加平衡的生物圈小循环——水稻为动物提供养料和微生物,而动物的排泄物又反过来供养水稻,最终实现化肥、农药、抗生素“零使用”。

  何亮是湖南益阳市南县有名的“种粮大户”,选种是他一年中最为重要的决策。用过不少种子的他今年被巨型稻“迷住了”,种了多年水稻的他计划着除了种养的收入,稻子成熟时,“巨型稻”田的景色还能吸引城里人来旅游,全程有机的农业生产方式还能给农产品提升“附加值”。

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