像種果樹一樣種水稻?多年生稻一種管三年!
央廣網北京10月15日消息(總台中國之聲記者富賾)據中央廣播電視總台中國之聲《新聞超鏈接》報道,這段時間正是全國秋收的黃金時節,在今年很多地方的水稻稻田裏,有一種特別的水稻品種引來了關(guan) 注,那就是由雲(yun) 南大學胡鳳益團隊領銜研究的多年生水稻。
這種水稻,可以種一次收多年,一次插秧可以連續收獲十茬稻米,有望改變已經深入人心的,種一次收一次,年複一年周而複始的農(nong) 業(ye) 種植規律,大大減輕了耕作者的田間勞動強度和投入。
多年生水稻和常規水稻口感一樣嗎?被人類馴服的水稻,為(wei) 什麽(me) 從(cong) 多年生變成了一年生?如今,當人類“反悔”了,我國科研團隊用了什麽(me) 辦法讓它找回了多年生的能力,並借此斬獲《自然》雜誌年度十大科學突破?
是什麽(me) 讓水稻從(cong) 多年生變成了一年生?
大多數的農(nong) 作物,尤其是蘋果、梨等木本作物,都是多年生,為(wei) 何作為(wei) 禾本植物的水稻卻並非如此?雲(yun) 南大學資源植物研究院副研究員張石來介紹,水稻,即亞(ya) 洲栽培稻,祖先其實也是多年生。稻屬有22個(ge) 野生種,這些野生資源當中很多都是多年生。水稻之所以從(cong) 多年生變成一年生,實際上是人類花費近萬(wan) 年時間馴化改良的結果。
對於(yu) 植物而言,一般存在有性和無性兩(liang) 種繁殖方式,有性繁殖對應種子,無性繁殖對應多年生。人類為(wei) 了收獲種子作為(wei) 糧食,盡可能向高產(chan) 的方向選育品種。而由於(yu) 生殖耗費大量的能量,如果同一植株大部分能量用於(yu) 結果實,勢必會(hui) 影響到無性繁殖的性狀。選育的結果,就是水稻獲得了高產(chan) ,卻丟(diu) 失了多年生的性狀。
錨定目標,20餘(yu) 年磨一劍
張石來介紹,植物實現無性繁殖和維持多年生的重要器官是地下莖。稻屬中有一種原產(chan) 於(yu) 非洲的長雄野生稻,其突出特點是具有非常發達的地下莖,一整季能夠長到兩(liang) 三米開外的地方。利用這一性狀,科學家嚐試用長雄野生稻與(yu) 栽培稻進行雜交,並通過回交的方式保留既高產(chan) 又多年生的性狀。
多年生稻的研究緣起,是為(wei) 了解決(jue) 糧食安全與(yu) 生態安全的平衡問題。在我國雲(yun) 南以及周邊的東(dong) 南亞(ya) 國家,還種有許多陸稻,這些陸稻種在坡地上,完全沒有田埂。在當地的地理和氣候環境下,這種一年生作物帶來大量的水土流失,同時也耗費了農(nong) 民大量的人力、物力和財力。在這一背景下,雲(yun) 南大學胡鳳益團隊自1996年起致力於(yu) 研究水稻的多年生化,並成功創製了多年生稻技術。
曆經20餘(yu) 年,多年生稻的研究並非易事。由於(yu) 野生稻與(yu) 栽培稻的雜交屬於(yu) 遠緣雜交,因此很難獲得後代。最終通過利用幼胚挽救的方式,成功獲得了RD23/長雄野生稻雜交種F1代。但即便如此,遠緣雜交的後代並不穩定,常伴隨許多遺傳(chuan) 連鎖累贅,這就需要花費大力氣去除其中的不利性狀。
多年生性狀與(yu) 產(chan) 量協同也是個(ge) 大難題,二者通常是此消彼長的關(guan) 係。為(wei) 此,研究人員開發了一係列與(yu) 地下莖緊密連鎖的分子標記,利用其進行輔助選擇,加快育種進程。同時,培育的多年生稻同樣采用根莖聚集的方式,使得現代化的高產(chan) 栽培技術也同樣適用。
比普通水稻難種?口感怎麽(me) 樣?
從(cong) 生長環境來看,對溫光水肥的要求,多年生稻與(yu) 普通水稻基本一致,唯一不同的是冬季最冷月氣溫不能太低,低溫持續時間不能太長。張石來介紹,如果平均氣溫不低於(yu) 13℃,低於(yu) 4℃的天氣不超過5天,多年生稻就能安全越冬。因此,目前審定的多年生稻品種,主要在北緯26°以南的地區試點種植。
在大田試驗條件下,多年生稻平均能夠保持連續3~4年的生長,最長的多年生稻已經生長了7年,收獲了14季。以西雙版納猛海縣試驗點為(wei) 例,一次種植連續收獲三年,能夠保持早稻畝(mu) 產(chan) 超過600公斤,晚稻畝(mu) 產(chan) 超過400公斤,周年畝(mu) 產(chan) 量過噸,與(yu) 當地主栽的常規稻相當,但與(yu) 雜交水稻還有差距。
在品質上,多年生稻與(yu) 普通水稻的外觀、口感、安全性等方麵也無本質區別。目前審定的品種有三個(ge) :多年生稻23、雲(yun) 大25、雲(yun) 大107,既有秈稻,也有粳稻,能夠滿足不同人群的需求。
事實上,除了水稻以外,高粱、小麥、玉米等農(nong) 作物都有希望實現多年生,國際上也有“多年生作物研究聯盟”這樣的組織。張石來表示,目前我國多年生稻品種已在東(dong) 南亞(ya) 和非洲有了初步應用,且表現效果良好,未來還需要努力讓多年生稻品種具有更好的抗性和廣適性,應用到更多的國家和地區。
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