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一粒水稻良種是這樣育成的

發布時間:2023-02-07 15:08:00來源: 人民日報

  數據來源:農(nong) 業(ye) 農(nong) 村部等

  2022年4月,習(xi) 近平總書(shu) 記到海南考察,來到國家南繁科研育種基地的“大腦”——三亞(ya) 市崖州灣種子實驗室。總書(shu) 記說:“隻有用自己的手攥緊中國種子,才能端穩中國飯碗,才能實現糧食安全。”

  南繁,大批農(nong) 業(ye) 工作者周而複始的遷徙之旅。每年9月到翌年5月,他們(men) 從(cong) 各地來到海南,利用這裏獨特的熱帶氣候條件,開展作物種子繁育等一係列科研活動,“南繁”之名由此而來。

  眼下,正是南繁時節。讓我們(men) 跟隨一粒水稻種子,去觀察從(cong) 創製材料到育種、製種,它將會(hui) 經曆怎樣的成長曆程。

  取樣——海南三亞(ya)

  10年辛苦才出一個(ge) 好品種

  有的剛剛播種還是秧苗,有的綠油油在抽穗,還有的已經金燦燦待收割了——走進中種集團三亞(ya) 南繁基地,你可以一睹各個(ge) 生長階段的水稻。

  “海南的優(you) 勢是光溫資源充足,我們(men) 在這裏每一兩(liang) 個(ge) 月就要播種一次。”中種集團水稻育種助理石義(yi) 濤是莊稼地裏的好把式,“農(nong) 民會(hui) 的,我們(men) 都會(hui) ;農(nong) 民不會(hui) 的,我們(men) 也懂。”

  一年的工夫,他像照顧小孩一樣守著試驗田,寬寬的臉龐曬成了古銅色。“每天勤澆水細觀察,防螺防鳥防老鼠。就想讓每株苗都發芽,茁壯成長。”石義(yi) 濤說。

  風大、雨大、太陽大,這是南繁人對當地氣候的概括。

  烈日下播種,有時,半天工夫要躲四五次雨。每逢下雨,石義(yi) 濤都提心吊膽:苗小的時候,怕大雨一來,把營養(yang) 土衝(chong) 起來,把苗給衝(chong) 走了;水稻長一點,趕上台風,田裏積水60多厘米,就剩個(ge) 穗頭在水麵,頂風冒雨一次次蹚水排澇,“危險不怕,啥都沒有保住苗重要。”

  試驗田一角,鐵皮圍擋深深紮進土裏,一小塊稻田受到了特別照顧。“專(zhuan) 門防鼠的,怕啃材料。”石義(yi) 濤輕輕拉開鐵皮小門,走過一段田埂,翠綠挺拔的秧苗映入眼簾。

  “這些是導入低鎘基因的育種材料R1607,已經是分蘖期了。”石義(yi) 濤說著弓下身,用鑷子取下一片片葉片,長約1厘米,小心放到深孔板裏,“希望一次取樣就能成功。”

  從(cong) 2021年夏天到現在,這批材料已在海南連續種了三季,加上2020年冬天在海南的一季、2021年初在湖北的一季,兩(liang) 年多時間不斷雜交、回交、自交,已經5代。實驗室初檢數據表明,低鎘基因的遺傳(chuan) 性狀已然在後代裏顯現。

  “如果複檢數據沒問題,成熟以後就可以從(cong) 這2000株裏挑選長勢最好、實驗室基因數據最優(you) 的一株試製種了。”石義(yi) 濤說。

  就挑一株,會(hui) 不會(hui) 太少了?

  “你可別小看它,結實率很高,一株也有一兩(liang) 千粒,稻穗有半條胳膊那麽(me) 長。這也是水稻品種荃優(you) 607受市場青睞的原因。”

  “如果把荃優(you) 607比喻成一個(ge) 優(you) 秀的‘寶寶’,那R1607就像一名出色的‘父親(qin) ’。”中種集團水稻測試總監周華說,R1607不僅(jin) 聚合了8個(ge) 稻瘟病抗性基因、3個(ge) 抗倒伏基因,還聚合了紋枯病抗性、耐寒、耐淹、氮高效基因及17個(ge) 產(chan) 量基因。現在導入低鎘基因後,水稻即便在鎘含量超標的田裏種植,對鎘元素也是低吸附或者吸收不敏感。

  育成荃優(you) 607這樣的優(you) 良品種,需要多久?

  “從(cong) 選育到審定品種,用了整整10年!”荃優(you) 607的研發團隊負責人、中種集團水稻育種總監鄭瑞豐(feng) 說,創製新材料不確定性很大,“先後做了52個(ge) 雜交組合,最終隻育成了R1607這一個(ge) 。”

  研發團隊緊接著將導入抗白葉枯病基因、抗稻飛虱基因、香味基因等,不斷進行升級改造,讓R1607成為(wei) 全能冠軍(jun) ,這樣“生”出來的“寶寶”會(hui) 更優(you) 秀。

  育種最難的是什麽(me) ?

  鄭瑞豐(feng) 這樣回答:表現“杠杠”的品種,放到其他地方試種,就可能出現一些意想不到的情況,比如不抗高溫,不抗低溫,有時候不抗倒伏,不抗某一種病,或者對某種氣候比較敏感,“這會(hui) 讓之前所有的付出和投入都歸零”。

  前期研發,難是難,但心還不太懸著,一旦進入大麵積生產(chan) ,心裏的弦就繃得緊緊的,推廣麵積越大,越擔憂。“如果農(nong) 民糧食歉收,我們(men) 會(hui) 寢食難安的,收獲的時候,才會(hui) 如釋重負。”鄭瑞豐(feng) 說。

  檢測——湖北武漢

  育種專(zhuan) 家戴上“基因眼鏡”

  湖北武漢市,中種集團生命科學技術中心基因分型實驗室,從(cong) 三亞(ya) 基地送來的低鎘樣本,終於(yu) 迎來關(guan) 鍵的實驗環節——提取DNA遺傳(chuan) 物質,進行基因分析。

  實驗室負責人張小波輕敲按鈕,震蕩儀(yi) 、離心機、PCR儀(yi) 器相繼運行。數據顯示:差異位點的回複率是88.7%,全基因組水平的回複率達到97.5%。

  這些數據意味著什麽(me) ?“這說明低鎘基因確實穩定遺傳(chuan) 到了R1607的後代裏,升級版的R1607成熟之後可以開啟新的試製種流程。”張小波解釋。

  “育種過程中,實驗室與(yu) 試驗田緊密聯動。”中種集團科技中心技術平台部副總監葉榮建說,低鎘基因導入後的遺傳(chuan) 表現靠經驗難以觀察,“鎘元素是不是吸附到水稻籽粒裏麵了,肉眼根本看不出來。”

  “當初創製R1607的時候,分子生物育種技術剛開始,我們(men) 走的是傳(chuan) 統雜交育種結合分子育種輔助選擇的路子。現在分子標記做檢測、基因組育種技術已經很普遍了,這就好比給育種專(zhuan) 家戴上了一副能夠透視基因功能的眼鏡。”鄭瑞豐(feng) 說,未來的智能育種,依托人工智能、大數據、生物技術,將更高效更精準。

  當然,這副“眼鏡”功能的強大,有賴於(yu) 基礎研究的突破。“低鎘基因導入之所以兩(liang) 年多就有了結果,是因為(wei) 對低鎘基因功能序列已十分清楚。”葉榮建介紹,水稻預測約有5萬(wan) 個(ge) 基因,目前克隆並清楚功能的約4000個(ge) ,一個(ge) 基因的功能認知可能要花費好多年,未來的路還很漫長。

  “實驗室不僅(jin) 承擔檢測分析任務,也在探索基因奧秘。”種子管理員聶東(dong) 明推開厚重的安全門,保存著10多萬(wan) 份水稻材料的種質資源庫呈現在眼前。在這裏,4攝氏度的溫度下,種子進入休眠狀態,可以安全儲(chu) 存5—10年。

  周華說,種質資源庫是創製育種材料的寶庫。當年,袁隆平院士就是在三亞(ya) 發現了野生水稻不育株“野敗”這一特殊材料,才實現了雜交水稻育種的突破。

  R1607在抗稻瘟病上取得突破也有種質資源庫的功勞。“當時,我們(men) 正對抗稻瘟病的技術進行突破,聽說中科院發現了一個(ge) 基因,抗性很強,但育種專(zhuan) 家手頭沒有這個(ge) 材料。我們(men) 就到種質資源庫去搜索,竟然找到了原始材料。”鄭瑞豐(feng) 介紹,用這個(ge) 農(nong) 家品種去跟秈稻品種雜交、回交,育成了一係列含有抗稻瘟病基因的材料。

  “自然界的東(dong) 西如果丟(diu) 了,未來你想用的時候,可能就找不到了。種質資源庫的重要性,現在大家有了越來越深刻的體(ti) 會(hui) 。”鄭瑞豐(feng) 說,在還不清楚它的價(jia) 值、沒有挖掘出種質資源優(you) 點優(you) 勢的時候,就是一種源頭上的保護。

  周華介紹,中種集團與(yu) 崖州灣種子實驗室麵向全國一流的科研院所和高校聯合發榜,產(chan) 學研聯動整合基因資源,僅(jin) 水稻領域就有10多個(ge) 課題。除了低鎘基因的進一步合作研究,還有抗除草劑、抗稻曲病等方麵的合作。“目標是讓優(you) 良的水稻品種渾身都是寶。”

  製種——海南東(dong) 方

  製種1畝(mu) 地能供100多畝(mu) 大田用

  “燕梅,扔把苗給我!”“好,接著!”符燕梅頭也不抬,一束青嫩的水稻秧苗脫手而出,飛過八九個(ge) 躬身勞作的婦女,在水田上空劃出一道弧線,精準“投送”到曾亞(ya) 蓓身旁。

  2月3日,海南東(dong) 方市感城鎮,春節後製種水稻插秧已經忙了一周多。村民們(men) 配合熟練,大田裏插秧你追我趕,不時傳(chuan) 出陣陣歡聲笑語。

  這樣忙碌歡快的場景,在製種過程中時常出現。整個(ge) 製種過程,最吸引人的要數抽穗揚花,也叫趕粉。

  去年10月底,在這片田中,記者就目睹了一次趕粉的場景。天空放晴,溫度升高,稻田裏的父本和母本材料開花吐蕊,淡黃色的小花點綴著淺綠色的稻穗在微風中輕輕搖曳。40米長的繩子,呈一道弧線懸在稻穗上。兩(liang) 名工人各執一端,快步平行向前走,繩子所過之處,稻穗碰觸,雄蕊抖動,花粉飄向母本雌蕊,霎時田間蕩起道道淺黃的粉霧。

  海南農(nong) 樂(le) 南繁科技公司總經理王仕明介紹:“育種是帶一包種子來,背一包種子回去。製種可不一樣,製種1畝(mu) 地能供100多畝(mu) 大田用。”

  製種流程多,要倒排工期播種,讓父母本花期相遇。比如,荃優(you) 607的父本播種到開花需要100天,母本需要80天,所以父本要提前20天播種;之後不斷觀察葉期,分析花期,有時候還要通過水肥等進行調節,確保花期相遇。

  “人工趕粉能提高雜交水稻的結實率。”王仕明介紹,多年前,來自江西萍鄉(xiang) 市的“製種大軍(jun) ”在海南曾有10萬(wan) 人之多。近些年,國家振興(xing) 種業(ye) ,萍鄉(xiang) 也出台了製種大戶補貼疊加種糧補貼等舉(ju) 措。受此鼓舞,不少在海南製種的江西農(nong) 民已返鄉(xiang) 發展。

  “育秧插秧,抽穗授粉,收割曬種,選種包裝,我打小就會(hui) 。”王仕明跟著父輩到海南製種已經20多年了,皮膚曬得黑紅,講起話來慢條斯理。他所在的東(dong) 方市2022年被認定為(wei) 國家級製種大縣,百萬(wan) 畝(mu) 感恩平原土地肥沃,“冬季製種每年12月底開始,第二年4、5月收種,剛好是長江中下遊地區下秧的時間。”

  受地租和人工成本上升影響,海南水稻製種一直在西移,從(cong) 最初的三亞(ya) 市轉到樂(le) 東(dong) 黎族自治縣,又轉向東(dong) 方市。“東(dong) 方每畝(mu) 土地流轉年平均1300元,而在三亞(ya) 早都超過了3500元。”王仕明說。

  2022年9月中下旬,當中種農(nong) 業(ye) 科技公司生產(chan) 部副經理文民操收到緊急任務,荃優(you) 607海南製種麵積從(cong) 原來的六七千畝(mu) 一下子提到2萬(wan) 畝(mu) 以上時,他腦袋嗡嗡響,到哪去找生產(chan) 商和生產(chan) 基地呢?

  中種實行訂單製,每年都會(hui) 下計劃給遍布全國的生產(chan) 商和專(zhuan) 業(ye) 隊伍。但冬季內(nei) 地農(nong) 時已過,難以製種;海南雖然可以製種,但又是冬季瓜菜季節,空地少,地租高,交種時間早,一時“搶基地”有些激烈。

  多虧(kui) 了王仕明多方聯絡,文民操僅(jin) 用一個(ge) 星期,6000畝(mu) 地就達成意向,總算喘了口氣。“製種大縣支持生產(chan) 加工倉(cang) 儲(chu) 包裝物流一體(ti) 化,政策利好下,我們(men) 同當地生產(chan) 商簽訂了生產(chan) 供應鏈一體(ti) 化合作框架,就地生產(chan) 就地包裝發往市場,賣不完的還可以就地儲(chu) 存。”

  一切努力都是值得的。

  在長江中下遊,嚐到甜頭的農(nong) 戶,早早就惦記上了好種子。在湖北省棗陽市吳店鎮施樓村,種糧大戶陳幫國種完冬小麥,三兩(liang) 天就給吳店鎮的種子經銷商邱雲(yun) 澤打次電話。

  “好種子搶手啊!當初試種荃優(you) 607的時候,還是老邱找上門來推銷,他打了保票,說種不好賠我產(chan) 量。結果一畝(mu) 地多打了兩(liang) 三百斤稻穀,我高興(xing) 地請老邱吃了飯!”陳幫國說。

  “前期打造樣板田展示,收割測產(chan) 都請大戶去現場觀摩,讓更多農(nong) 戶看到品種對比優(you) 勢。後期收集高產(chan) 農(nong) 戶信息,製作宣傳(chuan) 海報,苗期到抽穗的時候,還組織看苗會(hui) ,擴大影響力。”說起好種子的推廣經驗,中種集團湖北區銷售副經理王漢勇滔滔不絕。

  希望的田野,季季接續,一粒良種的故事還將被不斷講述著。

  本期策劃:殷新宇 吳 燕 程聚新

(責編:常邦麗)

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