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揮汗如雨的三伏天，正是我國南方水稻搶收、搶種的關(guān)鍵期。7月下旬，江西省宜春市上高縣示范田里，金色的稻穗沉甸甸地掛在綠色的禾稈上隨風(fēng)起伏，等待開鐮。

這是中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員李家洋團(tuán)隊(duì)與合作者第三年在這里開展試驗(yàn)。他們實(shí)現(xiàn)了我國早粳稻“零的突破”，接連培育出3個(gè)雙季早粳稻新品系，并推動(dòng)建立了我國首個(gè)早粳稻審定標(biāo)準(zhǔn)。

“我們的目標(biāo)不僅是填補(bǔ)育種的空白，還要解決我國水稻生產(chǎn)面臨的實(shí)際問題?！闭驹谑痉短锢?，李家洋對《中國科學(xué)報(bào)》說，這些新品系意味著今后人們提前一個(gè)季度就能吃上好吃的新粳米了，也意味著我國口糧安全多了一份保障。

(資料圖片僅供參考)

打破“不可能”

“‘中科發(fā)早粳1號’平均畝產(chǎn)588.9公斤！”在7月20日舉行的早粳稻新品系千畝連片示范現(xiàn)場會(huì)上，中國科學(xué)院院士謝華安帶領(lǐng)的測產(chǎn)專家團(tuán)隊(duì)宣布。

“今年的氣候條件比較差，早期有低溫，中后期有高溫、暴雨、臺風(fēng)，盡管有這些考驗(yàn)，結(jié)實(shí)率仍然很高，產(chǎn)量基本達(dá)到預(yù)期?！崩罴已笳f。

這幾年，李家洋心里有一本“大賬”：我國早稻面積有7000萬至8000萬畝，所有的雙季早稻品種均為秈稻，品質(zhì)較差，大部分只能作為儲備糧、工業(yè)用糧或飼料使用，農(nóng)民要靠政府補(bǔ)貼才愿意種。如果能夠培育出早粳稻，提高質(zhì)量和產(chǎn)量，擴(kuò)大種植面積達(dá)到1億畝甚至更多，不僅農(nóng)民可以增收，國家的糧食產(chǎn)量也能提升。

他把目標(biāo)聚焦于很多人認(rèn)為“不可能”的早粳稻上。

20世紀(jì)50年代以來，長江流域不同地區(qū)就開始試行“秈改粳”。經(jīng)過幾十年的努力，“秈改粳”有效地在晚稻生產(chǎn)中改善了稻米品質(zhì)，增加了農(nóng)民收益，但早粳稻種質(zhì)資源需要同時(shí)滿足耐寒、耐高溫、抗穗發(fā)芽以及短暫生長期內(nèi)高產(chǎn)等要求，可用于生產(chǎn)的品種一直沒有培育出來。

李家洋團(tuán)隊(duì)攻克了這些難題。3年來，中科發(fā)早粳稻新品系在上高縣的示范面積不斷擴(kuò)增，從最初的200畝增長至去年的400畝，今年已經(jīng)達(dá)到1050畝；同時(shí)他們培育出“中科發(fā)早粳1號”“中科發(fā)早粳25”和“中科發(fā)早粳23”等優(yōu)異品種。這些早粳稻新品系的誕生，可以使優(yōu)質(zhì)新米提前兩至三個(gè)月上市，為我國主糧供應(yīng)端上“第一碗飯”。

上高縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局糧油站站長陳恒總結(jié)了新稻米的六大優(yōu)勢：米質(zhì)好、耐低溫高溫、耐澇耐旱、抗倒伏、抗病蟲害、抗穗發(fā)芽。

陳恒記得，今年6月的一個(gè)下午，他和一個(gè)種植大戶在田間看水稻長勢，一場狂風(fēng)把地頭的電動(dòng)車都刮倒了，中科發(fā)早粳稻新品系依然堅(jiān)挺?！敖衲晁境墒炱谟晁芏?，很多早秈稻都出現(xiàn)了穗發(fā)芽，但這個(gè)系列基本沒有。”他說。

推動(dòng)新標(biāo)準(zhǔn)建立

在7月20日舉行的新品種試吃會(huì)上，顆粒細(xì)長、米粒晶瑩的白米飯一出鍋，就受到了參會(huì)專家的喜愛。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心副主任劉信接連吃了兩碗白米飯?！爸锌瓢l(fā)早粳稻米飯有以前的早稻米飯從來沒有的香味和嚼勁?！彼锌?。

“2022年3月，我國開始實(shí)施新修訂的種子法，其初衷是引導(dǎo)農(nóng)業(yè)科技工作者多出好品種、大品種。中科發(fā)早粳稻系列品種無疑實(shí)現(xiàn)了這個(gè)目標(biāo)?！眲⑿耪f。

好的種子只有大面積推廣才能發(fā)揮其潛在價(jià)值。然而，由于一直以來我國種植的雙季早稻品種均為秈稻，國家設(shè)立的早稻品種審定只有早秈組。2021年“中科發(fā)早粳1號”培育成功后，面臨無法審定推廣的實(shí)際困難。

“農(nóng)業(yè)農(nóng)村部得知早粳稻培育成功后高度重視?！崩罴已笳f。2021年11月，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部種業(yè)管理司、全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心等部門有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)到中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所調(diào)研，商討推進(jìn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)雙季早粳稻試驗(yàn)工作方案。

2022年1月，國家農(nóng)作物品種審定委員會(huì)辦公室在北京組織稻專業(yè)委員會(huì)及參與統(tǒng)一試驗(yàn)的有關(guān)專家，對《長江中下游雙季早粳品種自主試驗(yàn)方案》及《長江中下游雙季早粳品種審定標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行了論證，一致同意通過該試驗(yàn)方案和品種審定標(biāo)準(zhǔn)。

在連續(xù)3年的國家區(qū)域試驗(yàn)及多地評比試驗(yàn)示范中，中科發(fā)早粳稻新品系均表現(xiàn)優(yōu)異，即將通過農(nóng)業(yè)農(nóng)村部審定。這意味著，它們將成為我國率先商業(yè)化推廣的雙季早粳稻新品種。

展望“智能育種”

“上世紀(jì)八九十年代，江西省從云南、東北引進(jìn)了一系列早粳稻品種，但后期的高溫使稻米的結(jié)實(shí)率、抗病性都降低了，而且品質(zhì)比一般的秈稻還差，幾乎沒有人愿意吃?！苯魇∞r(nóng)業(yè)農(nóng)村廳副廳長劉光華在會(huì)上回憶說。

他表示，中科發(fā)早粳稻新品系把南方抗稻瘟病的長粒粳米和北方早熟、耐寒、抗倒伏、口感好的粳米資源融合在一起，突破了早粳稻育種結(jié)實(shí)率低、品質(zhì)變差、產(chǎn)量降低的三大瓶頸，為我國優(yōu)質(zhì)稻改良示范指出了新方向。

在“中科發(fā)早粳1號”等雙季早粳新種質(zhì)的背后，有著強(qiáng)大的技術(shù)支撐——分子設(shè)計(jì)育種?！白魑镉N迄今可概括為四個(gè)時(shí)代：1.0時(shí)代是馴化育種、2.0時(shí)代是雜交育種、3.0時(shí)代是分子標(biāo)記輔助育種和轉(zhuǎn)基因技術(shù)、4.0時(shí)代是分子設(shè)計(jì)育種。”李家洋說。

李家洋帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在我國率先建立了植物基因圖位克隆技術(shù)方法體系，克隆了影響水稻分蘗數(shù)目、株高、分蘗角度、穗大小、穗型、莖稈強(qiáng)度等株型特征的一系列重要基因，并在此基礎(chǔ)上提出“分子設(shè)計(jì)育種”的理念。這一技術(shù)可以把相關(guān)的優(yōu)勢基因按需組合在一起，更快地培育出新品種。

基于此，李家洋團(tuán)隊(duì)已培育出40多個(gè)國家和省級審定品種，這些品種或面向南北方不同的氣候區(qū)，或旨在解決病蟲害、鹽堿地利用等實(shí)際問題，推廣面積已達(dá)數(shù)千萬畝。

對于下一代育種，李家洋認(rèn)為，其核心將是“智能育種”——在當(dāng)前所有育種技術(shù)的基礎(chǔ)上，融合大數(shù)據(jù)和更精準(zhǔn)的智能技術(shù)，根據(jù)環(huán)境和特定情況，智能地選擇所需的功能性狀基因進(jìn)行表達(dá)?！氨热绠?dāng)作物受到某種病蟲害威脅時(shí)，可以智能開啟抗病基因表達(dá)，威脅結(jié)束后智能關(guān)閉抗病基因表達(dá)，從而節(jié)省植物的能量?！彼f。

隨著人工智能技術(shù)的進(jìn)步和人們對植物基因功能的不斷發(fā)掘，下一個(gè)技術(shù)時(shí)代的大幕拉開之日并不遙遠(yuǎn)。

來源：中國科學(xué)報(bào)（2023-07-26 第1版 要聞）