“中科發(fā)早粳1號”系列雙季早粳稻新品種選育成功
中國網(wǎng)/中國發(fā)展門(mén)戶(hù)網(wǎng)訊 7月19日，雙季早粳水稻新品種“中科發(fā)早粳1號”現場(chǎng)會(huì )在江西省上高縣舉行。200畝示范片里金色稻浪翻滾，新品種在機插秧、人工插秧、直播和拋秧等4種栽培模式下均表現優(yōu)異，尤其在苗期抗冷、抗旱、成熟期抗穗發(fā)芽等農藝性狀中表現突出，且外觀(guān)品質(zhì)優(yōu)、味道好，豐收在即。
這一新品種實(shí)現了我國雙季早粳稻“零的突破”。它意味著(zhù)，今后提前一個(gè)季度就能吃上好吃的新粳米了！
“中國有14億人口，要吃飽、吃好飯，是個(gè)大事。”利用分子精準設計育種技術(shù)，中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所李家洋院士朝著(zhù)理想又前進(jìn)了一步。
李家洋院士（左）在上高縣示范片查看水稻生長(cháng)情況。 新華社記者 周密 攝
持續數十年的夢(mèng)想
我國是世界上水稻產(chǎn)量第一大國。然而，一直以來(lái)，雙季早粳品種在我國水稻生產(chǎn)中是一個(gè)空白。
我國雙季早稻生產(chǎn)共有13個(gè)省，全部分布在南方低緯度地區，其中湖南、廣西、江西、廣東等4省區播種面積占全國的75%以上。根據2020年國家統計局公布的全國早稻生產(chǎn)數據，全國早稻播種面積4751千公頃（7126萬(wàn)畝），全國早稻總產(chǎn)量2729萬(wàn)噸（546億斤），全國早稻單產(chǎn)5745.0公斤/公頃（383.0公斤/畝）。
然而，我國所有的雙季早稻品種均為秈稻，目前國家設立的雙季早稻品種審定組只有早秈組。早秈稻是在3月中下旬播種、7月中下旬收獲（生長(cháng)期100-120天）的南方秈稻品種。早秈稻品種尤其是長(cháng)江中下游的品種由于其整體品質(zhì)較差，大部分作為儲備糧或工業(yè)用糧使用。
同早秈稻相比，生長(cháng)在高緯度地區的粳稻品種具有抗逆性強、株型優(yōu)、米質(zhì)優(yōu)、食味佳等明顯優(yōu)點(diǎn)。
加速培育優(yōu)良雙季早粳品種及其推廣應用，可以極大的提高早稻米的品質(zhì)和商業(yè)價(jià)值，不僅為農民增加經(jīng)濟效益，同時(shí)可將我國優(yōu)質(zhì)新米的上架期提前2-3個(gè)月。
盡管育種家已經(jīng)嘗試了幾十年，卻一直未能培育出在實(shí)際生產(chǎn)中使用的雙季早粳稻新品種。
為主糧供應“端上第一碗飯”
“中科發(fā)早粳1號”實(shí)現了我國雙季早粳品種“零的突破”，大大提升了早稻米的品質(zhì)。
“中科發(fā)1號早粳稻”在江西省上高縣測產(chǎn)現場(chǎng)。 新華社記者 周密 攝
據悉，這一雙季早粳新品種屬于早稻中遲熟類(lèi)型品種。2020年在江西高安縣和浙江永康市的早稻品種比較試驗及多點(diǎn)試驗中，平均株高90厘米左右，平均每穗總粒數超110粒左右，結實(shí)率可達85%以上，千粒重26克左右，平均畝產(chǎn)在500公斤以上。
2021年在江西省上高縣207畝的示范片中，測產(chǎn)專(zhuān)家組選取機插秧田1.6畝和拋秧田2畝各一塊，實(shí)測產(chǎn)量分別為機插秧田平均畝產(chǎn)達613.73公斤，拋秧田平均畝產(chǎn)達530.31公斤。機插秧田和拋秧田平均畝產(chǎn)567.64公斤。
不止如此，新品種抗逆性強，尤其苗期耐寒、后期抗穗發(fā)芽方面尤為突出，米外觀(guān)品質(zhì)優(yōu)良，長(cháng)寬比達3.0。主要米質(zhì)指標達到優(yōu)質(zhì)二級米標準，食味佳。
“將雙季早秈稻品種改為雙季早粳稻品種，可以將優(yōu)質(zhì)新米提前兩至三個(gè)月上市，為我國主糧供應端上第一碗飯。”李家洋說(shuō)。
“中科發(fā)早粳1號”新種質(zhì)為我國優(yōu)質(zhì)稻改良示范出新的方向，具有重要科學(xué)意義和應用價(jià)值。新種質(zhì)誕生的背后，蘊含著(zhù)強大的技術(shù)支撐：分子精準設計育種。
李家洋團隊長(cháng)期從事高等植物生長(cháng)發(fā)育與代謝調控的機理研究，在我國率先建立了植物基因圖位克隆技術(shù)方法體系，克隆了影響水稻株型、分蘗數目、株高、分蘗角度、穗大小、穗型、莖稈強度等株型特征的一系列重要基因，分離鑒定了水稻抗性淀粉合成等重要基因，為培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻新品種奠定了堅實(shí)的理論基礎,并率先提出了“分子設計育種”的理念，大幅提升了水稻品種培育效率。
針對長(cháng)江中下游地區早稻生產(chǎn)中所遇到的問(wèn)題，此次研究團隊以?xún)?yōu)異稻米品質(zhì)基因為主線(xiàn)，結合高產(chǎn)及理想株型基因等，運用分子精準設計育種的理念和技術(shù)，選擇最佳親本通過(guò)雜交選擇，最終育成具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗寒和抗穗發(fā)芽的全新“中科發(fā)”雙季早粳新品種。這是在中國科學(xué)院A類(lèi)戰略性先導科技專(zhuān)項“種子精準設計與創(chuàng )造”支持下產(chǎn)生的重要成果。
“定制”一棵理想水稻
用李家洋的話(huà)說(shuō)，“分子精準設計”就像組裝一臺電腦。“想要什么樣的水稻，把相關(guān)的水稻基因組合在一起，就可以培育出滿(mǎn)足需要的種子。”
與常規育種技術(shù)相比，“分子精準設計”育種不僅克服了育種周期長(cháng)、偶然性大和育種效率低下等缺點(diǎn)，還可以對當前品種的缺點(diǎn)進(jìn)行精確改良，實(shí)現多個(gè)優(yōu)良性狀的聚合。目前李家洋團隊先后訂制了多個(gè)具備高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、高抗等諸多優(yōu)良性狀的“理想水稻”。
他們創(chuàng )建的北方稻區的“中科發(fā)”系列水稻新品種和南方稻區的“嘉優(yōu)中科”系列水稻新品種，均實(shí)現了高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)多抗水稻的高效培育。截至目前，2018年通過(guò)國審的“中科發(fā)5號”等系列品種在黑龍江、吉林、遼寧等省區推廣面積達200萬(wàn)畝以上；2017年成功實(shí)現萬(wàn)畝示范的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)水稻品種“嘉優(yōu)中科”系列推廣面積已逾100萬(wàn)畝。
李家洋團隊的“水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)性狀形成的分子機理及品種設計”研究成果分別于2017年獲國家自然科學(xué)獎一等獎和2018年未來(lái)科學(xué)大獎。這些從科學(xué)理論到生產(chǎn)實(shí)踐的成功范例，將會(huì )極大推動(dòng)作物傳統育種向高效、精準、定向的分子設計育種轉變。
“精準設計”水稻不僅有助于保障國家的糧食安全，還有助滿(mǎn)足“眾口難調”的個(gè)性化需求。中國地域遼闊，生態(tài)環(huán)境和消費喜好差異大，所需水稻品種也各不相同。目前，李家洋和團隊正在嘗試“定制”針對特殊人群的稻米，如針對糖尿病人的低淀粉，以培育出滿(mǎn)足個(gè)性化需求的水稻。
五位院士試吃中科發(fā)早粳1號。 新華社記者 周密 攝
“我覺(jué)得我國的水稻育種研究目前在國際上處于第一方陣。”李家洋自豪地說(shuō)。但他同時(shí)表示，挑戰猶存。盡管目前水稻育種材料聚集了大部分優(yōu)良性狀，但仍然需要升級與完善。同時(shí)，由于我國目前尚未對基因編輯育種建立相關(guān)標準，對農作物的精準設計仍然只是處于第一階段而無(wú)法實(shí)現其在生產(chǎn)上的應用。