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“小粒種”破解雜交水稻產業化之困

發布時間:2022-11-25 10:06:00來源: 科技日報

  ◎本報記者 俞慧友

  【創新故事】

  11月23日,長沙,湖南省農(nong) 科院雜交水稻研究中心二樓的辦公室裏,主任唐文幫正專(zhuan) 注地瞅著桌上並排放著的三捧穀粒。

  “這裏麵有個(ge) 創新品種,在種業(ye) 市場裏很火爆。”見到走進來的科技日報記者,唐文幫笑嗬嗬地指著其中一捧穀粒說。

  仔細觀察,這捧穀粒的確與(yu) 眾(zhong) 不同,個(ge) 頭僅(jin) 有另外兩(liang) 捧的一半。

  “不要小看它,它‘生’出的‘娃’可正常呢。”唐文幫介紹。

  “小粒種,大粒稻”——就是這個(ge) 不起眼的“小個(ge) 子”品種,可以完美匹配我國現有“種情”,實現全程機械化製種與(yu) 種植。在有效降低農(nong) 戶用種成本的同時,它還能讓雜交水稻更高產(chan) 、更優(you) 質。

  降低用種成本,他打起“小”算盤

  雜交水稻,被聯合國糧農(nong) 組織列為(wei) 解決(jue) 發展中國家糧食短缺問題的首選技術。在以袁隆平院士為(wei) 首的科研人員的不懈努力下,我國雜交水稻技術長期保持世界領先,種植麵積也一度呈增長態勢。但近年來,雜交水稻種植麵積開始“縮水”。

  一方麵,水稻種植方式正朝著規模化、機械化快速轉型。輕簡化的栽培方式,使農(nong) 田用種量增加了約3倍。另一方麵,雜交稻製種仍沿襲傳(chuan) 統人力模式,跟不上種植全程機械化的節奏。

  製種成本高,種植用種量不減反增,帶來了農(nong) 民種植成本的較快增長,也成為(wei) 製約雜交水稻麵積擴大和可持續發展之困。要想解困,隻能從(cong) 降低製種成本、減少種植用種量兩(liang) 個(ge) 途徑入手。

  2009年,唐文幫打起“小”算盤:研發一種可結出大粒稻穀的“小粒種”,既降低製種成本,又減少用種量。彼時,他還是湖南農(nong) 業(ye) 大學的一名教授。

  “在我之前也有專(zhuan) 家提出‘小粒種’設想,但他們(men) 設想的‘小粒種’,隻比普通品種小一點。從(cong) 產(chan) 業(ye) 化角度,我認為(wei) 隻有和普通品種大小有明顯區分,才能顯著降低用種量。”唐文幫說。

  設想很豐(feng) 滿,驗證很骨感。“小”到什麽(me) 程度,團隊走了不少彎路。

  最初,唐文幫一度認為(wei) 種子越小越好。為(wei) 找到“越小越好”的不育係(“母本”)材料,他們(men) 跑到全國各地去尋覓。

  眾(zhong) 裏尋“她”千百度,看“天色”覓得小粒不育係

  尋常育種,都在大太陽下進行。對“小粒種”而言,太陽光線太烈反而不利於(yu) 找到種質材料。於(yu) 是,團隊每天第一件事,就是“看天色”。“逮”著陰天或下雨天,他們(men) 立刻全副武裝鑽到田地裏。

  終於(yu) ,他們(men) 找到了一個(ge) 賽一個(ge) “小”的不育係材料。普通雜交稻種子的千粒重(1000顆種子的重量)約為(wei) 25—26克。唐文幫團隊找到的最小不育係種質資源,千粒重僅(jin) 有7—8克。

  但經過兩(liang) 三年的探索和實踐,他們(men) 發現,“完美千粒重”並非越小越好,而應在13到15克之間。

  “現在不管什麽(me) 品種,我瞅一眼就能估摸出它們(men) 的‘千粒重’,但當時卻很艱難。”唐文幫回憶。每年,團隊要完成上萬(wan) 份育種材料的搜集,並對它們(men) 逐一進行千粒重測量。方法“簡單粗暴”:憑人工,從(cong) 每份材料中數出一千顆種子,再稱重記錄。“十幾個(ge) 人同時幹,都要花一個(ge) 多月,這個(ge) 過程很痛苦,甚至有點‘不堪回首’。”

  在這種枯燥無味的“往複”中,唐文幫遇到了“粒形特別漂亮”的“她”——“2014年10月,我們(men) 在雲(yun) 南保山尋到了‘她’。基於(yu) 對‘她’的遺傳(chuan) 改良,我們(men) 培育了第一個(ge) 小粒兩(liang) 係不育係。”

  製種機械化,幫母本“找對象”

  傳(chuan) 統雜交稻製種,采用“一行父本間隔8—10行母本”的人工種植方式。“小粒種”要實現機械化混播混收(即父本母本混合播種,育成的種子與(yu) 父本混合收割)的目標,就隻有在它與(yu) 其父本存在個(ge) 體(ti) 上大小的顯著差異時,才能實現。因此,它的“親(qin) 爹”隻能是“大個(ge) 兒(er) ”。

  “大部分普通種子的父本,有現成的材料資源。但‘小粒種’隻能根據每個(ge) 母本的特點,為(wei) 她單獨‘培育對象’。所以,創製父本是研究中的另一難點。”唐文幫說。

  2019年,團隊培育出的第一個(ge) “小粒種”雜交稻品種通過國家審定。這期間,他們(men) 還發明了基於(yu) 粒厚的機械分選技術,研製了專(zhuan) 業(ye) 分選機械,完成了製種機械化過程裏的“機械”研究。

  通過創立小粒型不育係高效製種新體(ti) 係,團隊開辟了雜交水稻全程機械化製種新途徑。與(yu) 傳(chuan) 統製種方式相比,“小粒種”製種效益提高了36.3%以上。

  截至目前,項目成果累計示範推廣323.5萬(wan) 畝(mu) 。按每畝(mu) 節省用種成本37.5元計算,共計節約1.21億(yi) 元,助力增產(chan) 稻穀9453.9萬(wan) 公斤,新增社會(hui) 效益3.76億(yi) 元。

  降低種植難度,給“小粒種”穿上“糖衣”

  “小粒種”在產(chan) 業(ye) 化中,有著肉眼可見的優(you) 勢:製種全程機械化,有效降低了製種成本;大小僅(jin) 為(wei) 普通種的一半左右,增加了一倍“繁殖係數”(一斤種子可繁殖的苗數)。普通種子發芽成苗率80%左右即達標,“小粒種”成苗率高達90%。

  可這還不夠完美。為(wei) 進一步降低種植難度,唐文幫聯合廣東(dong) 農(nong) 科院專(zhuan) 家,為(wei) 種子“穿”上了“糖衣”:將種子與(yu) 肥料、病蟲防治、除草藥物等混合製造成“丸粒”。如此一來,在種植更為(wei) “傻瓜化”的同時,還比常規種植方式更節約藥物成本及人工費用。

  不久前,唐文幫在線上參加了在聯合國糧農(nong) 組織首屆全球可持續植物生產(chan) 大會(hui) 。在這場聚焦全球可持續植物生產(chan) 戰略方向和技術發展經驗的盛會(hui) 上,他分享了《雜交水稻與(yu) 全球糧食安全》的專(zhuan) 題報告。

  我國雜交水稻的創新思維,又一次引發了全球專(zhuan) 家的廣泛討論。

  “黨(dang) 的二十大報告強調,確保中國人的飯碗牢牢端在自己手中。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。”談起下一步的打算,唐文幫說,“我們(men) 的研究,要始終朝著這個(ge) 目標前進!”

(責編:陳濛濛)

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