您的位置: 首頁 >新聞中心>媒體聚焦>詳細內容

今天,這個上海農科團隊主持的項目獲得國家科學技術進步一等獎!

來源:東方城鄉報 施勰贇 作者: 發布時間:2021-11-04 08:34:35 瀏覽次數: 【字體:

11月3日上午,2020年度國家科學技術獎勵大會在人民大會堂舉行,2020年度國家科學技術獎共評選出264個項目、10名科技專家和1個國際組織。其中,國家科學技術進步一等獎中,有這樣一個項目來自農業領域,“水稻遺傳資源的創製保護和研究利用”。該項目由上海市農業生物基因中心主持,聯合中國水稻研究所,中國農業科學院作物亚博aqq所,黑龍江省農業科學院綏化分院,吉林省農業科學院,雲南省農業科學院糧食作物研究所,安徽省農業科學院水稻研究所,浙江勿忘農種業股份有限公司,上海天穀生物科技股份有限公司和雲南金瑞種業有限公司等單位共同完成。

3c95f3341bba4cfb84ffe7bc26681cf8.jpg

這個項目突破了哪些科學技術?產生了怎樣的社會效益?今天,就讓我們一起走進上海市農業生物基因中心,對話項目第一完成人,上海市農業生物基因中心研究員、首席科學家羅利軍,聽他講述這個曆時20餘年的項目在中國水稻發展進程上取得的重大成就。

初衷  豐富我國水稻育種和基礎理論研究中遺傳資源


說起項目建設,不得不提20多年前,羅利軍離開中國水稻研究所初來上海的那段經曆。

2000年,上海市設立重大專項啟動了“上海農業基因庫”建設,向做水稻遺傳研究的羅利軍拋出了“橄欖枝”。盡管當年有不少研究部門想“挖走”他,但他還是選擇了農業比重並不高的上海。“當時有篇報道說上海農業部門‘八顧茅廬’,我被上海的誠意打動了。”

羅利軍接手上海農業基因庫,第一件事就是為基因庫更名。“我覺得收集種質資源,保護不是最終目的,收集的目的是更好地開發利用資源。”他為這個基因庫取名“上海市農業生物基因中心”。考慮到過去水稻種質資源利用率低、品種遺傳基礎狹窄,品種存在高產與優質、高產與抗病、高產優質與抗逆性等優良性狀難以兼顧等矛盾,他決心先從水稻遺傳資源的開發利用入手。


建設之初,基因中心專家不過4人,加上科研輔助人員,整個團隊也僅有11人。好在羅利軍長期主持國家科技攻關重大課題,與國內相關科研人員有著密切的合作,他牽頭成立了中國栽培稻分子育種協作組,在國家“863”“948”等重大、重點項目的資助下,曆時20餘年,一步一步,從細微做起,係統地進行水稻遺傳資源的收集保存、研究評價和創新利用,逐漸在種質資源保護和利用平台的構建、重要種質的創製與共享利用、重要性狀的基因發掘與遺傳剖析以及適應不同生態條件的水稻新品種的培育上取得重要進展。

成效  彙集世界水稻優勢資源  讓科研與育種更高效


“種子是農業的‘芯片’。如果說項目最重要最核心的部分,那應該是構建了水稻種質資源保護與利用平台。”羅利軍介紹,平台建立了包括“種質資源實物庫和數據管理係統、庫位管理係統和用戶管理係統(一庫三係統)”的種質資源保護和利用體係,實現了種質資源從收集鑒定、種子處理、入庫貯存、安全監測到分發利用的高效管理和安全保存,共收集水稻遺傳資源20餘萬份,使我國水稻遺傳資源保存量增加130%以上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

6e00d709cb534a4589c7c13c9bc28cb5.jpg

不僅如此,不同於國家資源庫更多地從種質資源收集的角度,廣泛收集了我國的水稻種質,羅利軍團隊從應用的角度出發,通過技術手段,彙集世界各地水稻的優勢資源,將這些富集更多優勢基因的種質資源“濃縮”保存,讓科研與育種更高效。“比如原來一個水稻品種可能隻有一到兩個優勢基因,我們通過雜交等手段得到了擁有多個優勢基因的品種並保存入庫,那科研人員做育種時會更傾向於用這個優勢多的品種。”羅利軍團隊通過廣泛收集水稻種質資源,同時係統地對這些來自世界各地的種質資源開展鑒定、評價與創新,不僅構建了源於26個國家的水稻分子育種骨幹親本群體,還鑒定或創製出Lemont、IRAT109、南洋占、SG-1、中413、H94等重要資源,同時創製了我國主要稻作區主栽品種遺傳背景的多親本導入係4萬餘份和用於高產優質多抗基因挖掘的遺傳作圖群體60個。這些優異資源廣泛應用於我國水稻品種選育和基礎理論研究之中,資源共享利用超過8萬份次,育成327個新品種。其中,項目針對亞非國家生態條件選育了32個新品種,在生產上推廣,產生了重要的國際影響,有助於國家“一帶一路”倡議的實施。

此外,項目創建了基於群體測、回交與多親本導入係的有利基因挖掘技術,定位和克隆一批重要性狀基因,豐富了水稻遺傳育種的理論和方法。“定位控製水稻產量、抗旱、耐鹽、抗病等重要目標性狀的主效QTL1926個,克隆GNP1、OsAHL1等與水稻產量和抗旱性相關的重要基因,並揭示其功能。”羅利軍說,基於該係列研究,項目組共發表重要論文269篇,其中SCI論文85篇,共被引用5041次。

據統計,項目在全國範圍內分發利用優異資源,育成的新品種在國內累計推廣達11.9 億畝,獲經濟效益1680.6億元。在國外累計推廣4423.4萬畝。項目共獲包括發明專利或植物新品種權或軟件著作權等自主知識產權75項,培養研究生196名。


突破  讓優質與高產、高產優質與節水旱稻等優良性狀不再是矛盾體


早在上世紀90年代初,羅利軍就已帶領團隊育成畝產過700公斤的“協優413”,提前完成了“中國超級稻育種及栽培體係”一期畝產達700公斤的目標,但一次圖書館查閱資料的經曆卻讓他更換了研究方向。

羅利軍準確記得,那是1998年的一天,他無意翻閱到了一份國外經濟學家的研究資料,裏麵的數據讓他震驚。“報告裏麵寫到:農業生產占用全世界70%以上的淡水消耗量,而水稻又占去了其中70%以上。兩個70%,那就是將近50%了。”他開始反思,自己在富水、足肥的試驗環境下培育出的高產水稻,似乎與我國普遍缺水、優劣不一的實際種植環境不匹配。做水稻遺傳資源研究的他,聯想到了自己十年前在廣西壯族自治區百色市田林縣收集資源時見到的“刀耕火種”式的播種場景,但這樣生產下的稻田產量普遍很低,並不能滿足供應需求。


 “水稻耗水大,旱稻產量低,稻水矛盾要如何破解?”帶著這樣的疑問,羅利軍來到上海,重新出發,向著破解水稻優質高產與節水抗旱的矛盾邁進。

又過去了十年,這個盤桓在羅利軍心裏的疑問終於在該項目建立了基於擴大遺傳基礎的種質創新和品種選育技術的基礎上,找到了答案。在廣泛研究比較各品種的耐旱性、避旱性及水分利用效率等指標後,他帶領團隊通過“水旱稻雜交育種”的方式,逐步在水稻科技進步的基礎上,引進旱稻的節水抗旱特性。通過聚合旱稻品種的抗旱性與水稻品種的高產優質特性,先後育成常規節水抗旱稻WDR48、滬旱61和首個BT型節水抗旱不育係滬旱2A及其雜交組合旱優8號。2009年,兼具水稻高產優質和旱稻節水抗旱特性的節水抗旱稻登上了世界的舞台。


與此同時,水稻種質資源保護與利用平台還基於利用核心親本、擴大遺傳多樣性、高強度定向與多性狀交叉選擇相結合,同步改良多個複雜性狀的育種新技術,針對不同生態地區的實際需求,育成71個水稻新品種在生產上大麵積推廣。其中,黑龍江團隊選育的綏粳18號為我國水稻年種植麵積最大的品種,年推廣麵積超過1000萬畝。


節水抗旱稻的意義   綠色環保 可持續的稻米新品種   


節水抗旱稻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。在不降低產量和米質的前提下,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麵源汙染,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。此外,生育期最短的“八月香”僅需要105天就可以收獲,比常規粳稻提前50天收割,能留出茬口種植其他作物提高經濟效益。


對於農戶而言,種植節水抗旱稻不僅能夠減少農資投入種植方式也更輕簡、省力。旱種模式下,不需要精耕細作,能省卻育秧和翻耕的環節;配合特定農業機械的使用,通過覆膜除草的方式,可以做到播種、耕地、施肥、除草一次完成,若配合可降解薄膜還能減去人工揭膜的勞力。


對於環境保護而言,旱種省卻的“水淹”不僅能夠減少麵源汙染,還可以減少碳排放,“稻田減排是熱點問題,有外國科學家專門研究了水稻生產季節淹水期與排水期的碳排放量,數據還是很驚人的。”據羅利軍透露,上海市農科院生態研究團隊在安徽省7個縣專門對節水抗旱稻與普通水稻生產過程中的稻田碳排放做了兩年的對比研究,發現節水抗旱稻能減少碳排放90%左右。


與此同時,節水抗旱稻的抗逆性也在如今極端天氣增多的大背景下受到矚目。“抗旱特性隻是其抗逆性的表現之一,與其說節水抗旱稻抗旱,不如說它適應性廣泛,自我調節力更好。”在羅利軍眼裏,節水抗旱稻擁有十分“聰明”的基因。“其葉片有自我調節功能,氣孔會隨著環境變化閉合,在逆境中求生存。”去年10月,在安徽省阜陽市阜南縣王家壩地區,在洪水中淹水15天、沒頂10天後重生的秈型雜交節水抗旱稻“旱優73”不僅在腐爛的稻稈處重新分蘖長出新的稻杆,抽出稻穗,且經過測產,畝產量仍有373公斤,被當地百姓激動地稱為“稻堅強”“神奇稻”。目前,“旱優73”在安徽省年推廣麵積近200萬畝,成為長三角地區推廣麵積最大的“三係”雜交水稻。


當然,作為我國主糧的稻米,口味也不容忽視。都說高產與口感不能兼容,“旱優73”米質不僅達到國家二級優質米標準,在2019年第二屆全國優質稻品種食味品質鑒評(秈稻)中獲得金獎;針對上海市場選育的“八月香”則達到了國家一級優質米標準,受到消費者歡迎,實現了賣稻穀到賣大米的轉變。 


最終,在羅利軍團隊的努力下,節水抗旱稻係列稻米實現了“資源節約、環境友好、農田增值、農民增收”的綠色農業生產目標。


目前,羅利軍團隊正在基於節水抗旱稻的抗逆性,通過提高耐鹽堿性來選育耐鹽堿的節水抗旱稻品種,為提高我國土地利用率,提升糧食種植麵積做出進一步的努力。





 




分享到:
【打印正文】