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他們從二十萬份水稻基因裏“大海撈針”,培育出節水抗旱稻

來源:澎湃新聞 朱奕奕 作者: 發布時間:2021-11-03 14:31:42 瀏覽次數: 【字體:

將全球93個科,360個種,總共23萬餘份種質資源收集至上海市農業生物基因中心,水稻的基因篩選可謂是“大海撈針”。

高杆和矮杆、糯性和非糯性、抗倒伏和易倒伏……在各類性狀中,羅利軍不斷篩選著,最適合中國土地上耕種的,能夠提高產量的種質資源。“中國人民能吃飽飯,水稻貢獻極大。”60歲的羅利軍是上海市農業生物基因中心的首席科學家,長期從事水稻遺傳資源的收集保護、研究評價與創新利用研究,在節水抗旱稻的理論與育種研究上做出重要貢獻,並成為2020年度國家科技進步獎一等獎項目“水稻遺傳資源的創製保護與研究利用”的第一完成人。

這個平台和盧浦大橋同年建設

想要培育優秀的水稻品種,首先就得在全球範圍內收集和評價種質資源。“2000年,我們就開始搭平台建庫。”羅利軍記得非常清晰,這個和盧浦大橋同年開始建設的項目,正是“上海農業基因庫”種質資源是國家戰略資源,資源收集保護是一項基礎性、長期性、公益性和戰略性科研工作。基因中心種質資源庫建立了低溫低濕庫和超低溫庫兩套保存係統,可實現30萬份農業種質資源的長、中、短期保存,目前已安全保存93科360種23萬餘份動植物、微生物種質資源,成為全球最大的水稻功能基因資源庫。

羅利軍說,種質資源就是農業的“芯片”,他帶領團隊,和各大高校、科研院所合作收集資源,其中甚至包括著名植物學家鍾揚從西藏帶回的藏藥資源。“這些資源大多是公益分享”,羅利軍透露,如今他們已使中國的水稻遺傳資源保存量增加130%以上。在收集資源的同時,科學家們還要係統地開展種質資源的鑒定評價,鑒定或創製出Lemont、中413、H94等重要資源,並將優異的資源廣泛應用於水稻品種選育和基礎理論研究中,資源共享利用8萬餘份次,克隆一批重要基因,育成327個新品種。

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羅利軍工作照  受訪者供圖

像種小麥一樣種水稻

水稻,是一種需水量很大的作物,稻田要高產,卻要付出高水、高肥、高投入的代價。由於中國水資源匱乏,百分之七十以上的水稻種植地區都是需要望天落雨的缺水型中低產田,“水”成了一道“緊箍咒”,讓水稻產量的突破舉步維艱。

於是從二十世紀九十年代起,以羅利軍為首的一批科研人員開始尋找能紮根山坡地、工業拋荒地,在“望天田”裏也能高產的水稻。他們進安徽、走湖北、下廣西、入浙江……走南闖北,曆經二十年,終於突破水稻種質資源和環境的“瓶頸”,研發出培育了以節水抗旱稻為代表的少打農藥、少施肥、節水抗旱、質優高產的綠色超級水稻。

翻看水稻家譜,羅利軍發現旱稻與水稻同源,皆由沼澤裏的野生稻馴化而成。旱稻在廣西、雲南等地的山區種植曆史悠久,用水量僅為水稻的四分之一到三分之一,但畝產隻有100多公斤,米質差、不好吃,一直未受關注。旱稻的節水性能讓團隊成員眼前一亮,大家默契地將目光瞄向了一個理想的育種方向——把旱稻的抗旱廣適性和水稻的高產優質性有機結合起來,培育出既生態又高產的新品種。

在簡陋的實驗條件下,頂著眾人不解的目光,羅利軍帶著團隊硬是“從大海裏撈出針來”。1998年底從上萬個種質資源裏選育出一個旱稻保持係,1999年篩選出129份旱稻核心資源。機遇垂青於奮鬥者。2001年,亚洲亚博引進羅利軍及其團隊,參與籌建上海市農業生物基因中心。得益於上海開放包容的創新氛圍和種質資源優勢,團隊育種工作進入快車道。2003年,羅利軍團隊育成了世界上第一個節水抗旱稻不育係“滬旱1A”,“節水抗旱雜交稻”在全球終於實現了“零的突破”。節水抗旱稻結合了水稻高產優質特性和旱稻節水抗旱的特性,是一種新的水稻類型,既可以像水稻一樣在水田節水栽培,又可以像小麥一樣在旱地種植。直播旱管的栽培模式,改變了水稻傳統淹水種植方式,改變了稻田生態係統,減少病害的發生而少用農藥,稻田排水的減少甚至無排水,即保留了稻田肥力又極大減少了因排水產生的農業麵源汙染。稻田旱管後,與淹水環境相比,碳排放減少了90%以上,實現了“資源節約、環境友好、農田增值、農民增收”的生態綠色農業生產目標。

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水稻遺傳資源保護與利用信息管理平台模型圖

覆蓋多個稻區

如今,羅利軍帶領團隊選育節水抗旱稻新品種29個,在生產上可節水53.3%、節肥47.7%、減少甲烷排放80%以上。節水抗旱稻的種植區域已經覆蓋了國內長江上遊、中下遊稻區,華南稻區,代表品種“旱優73”目前是長三角地區種植麵積最大的雜交稻品種,年種植麵積超過200萬畝,並走出國門在“一帶一路”國家進行示範推廣。節水抗旱稻米的口感如何?對於消費者們最為關注的問題,羅利軍給出了答複,雖然基因來源於旱稻,但經過育種改良,米質不比水稻差,在上海種植生產的算得上是優質米。

收獲2020年度國家科技進步獎一等獎,對羅利軍而言是對團隊的肯定,“大家看到了這幫人真的在幹活”。說著大實話,還得幹實事,羅利軍說他希望能將團隊成員都好好地留下來,為大家解決問題,讓大家專心科研,讓優良的水稻品種帶領農民致富,帶起鄉村振興。


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