水稻在中國人飲食中有著舉足輕重的地位。早在神農(nóng)時(shí)期,稻就被列為“五谷”之一。一萬多年前,先民們開始野生稻的馴化過程,形成了源遠(yuǎn)流長的稻作文化。
如今,水稻是我國第一大口糧作物,水稻良種攻關(guān)事關(guān)國家糧食安全。
經(jīng)過幾代人努力,我國高產(chǎn)水稻育種成績斐然,我國的水稻品種不僅做到種源基本自給自足,良種覆蓋率超過96%,在育種科研水平和單產(chǎn)方面也具有顯著優(yōu)勢。
從事了幾十年水稻育種工作的中國工程院院士、中國水稻研究所所長胡培松說:“我國水稻的良種攻關(guān),充分發(fā)揮了社會主義制度優(yōu)越性,沒有全國人民的支持,我們干不好這件事。”
他告訴《財(cái)經(jīng)國家周刊》,雖然取得一定成績,我國水稻育種并非可以高枕無憂,在優(yōu)質(zhì)稻和先進(jìn)育種技術(shù)應(yīng)用等方面,仍與世界先進(jìn)水平存在差距。
實(shí)現(xiàn)了三次飛躍,還是要有憂患意識
目前,我國水稻生產(chǎn)的多個(gè)指標(biāo),在全球均處于領(lǐng)先水平。
我國常年水稻種植面積穩(wěn)定在3000萬公頃以上,占全世界水稻面積的20%;2021年,我國稻谷平均單產(chǎn)達(dá)到474千克/畝,是世界平均水平的1.7倍;2011年以來,我國稻谷產(chǎn)量連續(xù)十年穩(wěn)定在2億噸以上……
水稻產(chǎn)量的增加與育種工作分不開。據(jù)介紹,新中國成立后,我國水稻育種實(shí)現(xiàn)了三次大飛躍。
第一次突破是矮化育種。1956年,廣東省農(nóng)民洪春利、洪群英發(fā)現(xiàn)并育成了矮腳南特;1959年,我國水稻育種家黃耀祥通過雜交育種的方法育成了矮稈品種廣場矮,較國際早了近10年。
矮化育種增產(chǎn)效果顯著。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料,1970年我國水稻單產(chǎn)水平達(dá)到3399.2千克/公頃,相比1950年每公頃產(chǎn)量提高了1291.8千克。
第二次突破“三系法雜交水稻”也是中國率先取得成功,并至今處于世界領(lǐng)導(dǎo)地位。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料,1990年我國水稻單產(chǎn)水平達(dá)到5726.1千克/公頃。
第三次突破則是超級稻培育。1996年,我國啟動(dòng)超級水稻研究,開啟了新一輪水稻良種革新大幕。
胡培松認(rèn)為,經(jīng)過三次突破,我國的水稻育種體系在單產(chǎn)、人才資源、種質(zhì)資源、育種基礎(chǔ)研究方面具有較強(qiáng)的優(yōu)勢。他同時(shí)提到,我國水稻高產(chǎn)育種雖然處于世界領(lǐng)先行列,但并不具備絕對優(yōu)勢。
“對比矮化育種和雜交水稻帶給我國水稻突破性的發(fā)展,超級稻的影響力還不能說是跨越式的。”胡培松告訴《財(cái)經(jīng)國家周刊》,近些年在水稻育種方面,其他主要水稻種植國家成長速度不斷加快,例如澳大利亞、埃及、美國等國家。
“育種人要抱有憂患意識,在超級稻等育種方面早日實(shí)現(xiàn)新的突破。”胡培松說。
“解決了溫飽,下一步要吃上好大米”
水稻育種工作的憂患意識不僅要體現(xiàn)在產(chǎn)量上,還表現(xiàn)在質(zhì)量上。
“過去我們專注于解決溫飽問題,一定程度上對品質(zhì)重視不夠。隨著我國糧食安全保障逐漸穩(wěn)固,下一步我們要更多地關(guān)注優(yōu)質(zhì)稻的育種,讓中國人吃上好大米。”胡培松說。
談及好大米,胡培松提到了日本大米、泰國大米。
據(jù)統(tǒng)計(jì),日本商品化的稻米品種有250多個(gè),排名前五位的水稻貢獻(xiàn)了60%以上的產(chǎn)量,優(yōu)質(zhì)稻種有越光、一見鐘情、陽之光、艷姬、秋田小町等。
這其中,號稱“世界米王”的越光大米自上世紀(jì)50年代育成后,至今仍是日本第一大水稻品種,覆蓋日本35%的水稻種植面積。
“越光大米有其特點(diǎn),不僅品質(zhì)高,在產(chǎn)量和品種穩(wěn)定性方面都有很好的表現(xiàn)。”胡培松說。越光大米顆粒晶瑩,堊白度小于1%,蛋白質(zhì)含量在6.4%左右,直鏈淀粉含量低于20%,稻米粘度高。蒸熟后,大米香糯柔軟,富有彈性,細(xì)膩并有微甜口感。
我國并非沒有類似的優(yōu)質(zhì)稻米品種。從研究結(jié)果來看,最著名的稻花香2號,學(xué)名五優(yōu)稻4號,就是在我國東北黑土地上培育出來的優(yōu)質(zhì)稻米,這一品種在口感、直鏈淀粉含量、晶瑩度等方面,均不輸于日本越光大米。
“但與越光大米相比,我國五優(yōu)稻4號的產(chǎn)量不高,易倒伏,出米率也偏低,且可種植范圍僅在黑龍江、吉林兩省。”胡培松認(rèn)為,優(yōu)質(zhì)稻的評判標(biāo)準(zhǔn)復(fù)雜,僅靠口感、直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)、性狀等幾項(xiàng)指標(biāo),不能完全評判稻米的品種優(yōu)劣,需要在理化指標(biāo)和品種穩(wěn)定度、產(chǎn)量方面,體現(xiàn)更高的要求。
好消息是,“我們現(xiàn)在逐漸搞清楚了差距究竟在哪里,也就能夠確定努力的方向。”胡培松告訴《財(cái)經(jīng)國家周刊》,目前我國幾個(gè)南方秈米品種已經(jīng)可以比肩泰國香米,育種科研界目前定下的目標(biāo)是,在三年內(nèi)爭取育成粳稻能夠比肩日本越光、秈稻能夠比肩泰國香米KDML105的品種。
如何實(shí)現(xiàn)新突破
如何實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)稻育種的新突破?胡培松給出的一大關(guān)鍵詞,是技術(shù)創(chuàng)新。
“我們的種質(zhì)資源利用還有較大的提升空間。”在胡培松看來,我國已收集保存大量稻種資源,在中國水稻研究所水稻國家中期庫保存8.6萬份資源,在水稻起源與演化、功能基因組等方面居國際領(lǐng)先。如何加強(qiáng)對現(xiàn)有資源開展系統(tǒng)、規(guī)?;谋硇秃突蛐途珳?zhǔn)鑒定,發(fā)掘出具有育種重大應(yīng)用價(jià)值基因,助力育種水平提升,是目前和下一步工作重點(diǎn)。
2021年,胡培松所在的中國水稻研究所開始了對于現(xiàn)有水稻種質(zhì)資源表型、基因型等的規(guī)模化精準(zhǔn)鑒定,以此來提高未來科研育種的效率,通過梳理現(xiàn)有資源,助推水稻育種跨越式發(fā)展。
除此之外,胡培松還特別提到了新興生物和信息化、智能化技術(shù)在水稻育種方面的應(yīng)用,在他看來,生物育種技術(shù)與信息化、智能化技術(shù)的學(xué)科交叉,將加快推進(jìn)新品種的育成。
胡培松認(rèn)為,目前國內(nèi)的育種技術(shù),學(xué)科交叉不夠,“十四五”期間,國內(nèi)將啟動(dòng)“生物育種專項(xiàng)”,這是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域唯一的重大專項(xiàng),希望將學(xué)科交叉的新育種體系搭建納入其中。
胡培松告訴《財(cái)經(jīng)國家周刊》,國際領(lǐng)先的育種技術(shù)將基因技術(shù)、人工智能、大數(shù)據(jù)算法等引入到傳統(tǒng)生物育種中,傳統(tǒng)育種、大數(shù)據(jù)、人工智能結(jié)合,達(dá)到了很好的效果。
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