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他們從二十萬份水稻基因里“大海撈針”,培育出節(jié)水抗旱稻

節(jié)水抗旱稻 受訪者供圖
將全球93個科,360個種,總共23萬余份種質資源收集至上海市農業(yè)生物基因中心,水稻的基因篩選可謂是“大海撈針”。
高桿和矮桿、糯性和非糯性、抗倒伏和易倒伏……在各類性狀中,羅利軍不斷篩選著,最適合中國土地上耕種的,能夠提高產量的種質資源。
“中國人民能吃飽飯,水稻貢獻極大?!?0歲的羅利軍是上海市農業(yè)生物基因中心的首席科學家,長期從事水稻遺傳資源的收集保護、研究評價與創(chuàng)新利用研究,在節(jié)水抗旱稻的理論與育種研究上做出重要貢獻,并成為2020年度國家科技進步獎一等獎項目“水稻遺傳資源的創(chuàng)制保護與研究利用”的第一完成人。
這個平臺和盧浦大橋同年建設
想要培育優(yōu)秀的水稻品種,首先就得在全球范圍內收集和評價種質資源。
“2000年,我們就開始搭平臺建庫?!绷_利軍記得非常清晰,這個和盧浦大橋同年開始建設的項目,正是“上海農業(yè)基因庫”
種質資源是國家戰(zhàn)略資源,資源收集保護是一項基礎性、長期性、公益性和戰(zhàn)略性科研工作?;蛑行姆N質資源庫建立了低溫低濕庫和超低溫庫兩套保存系統(tǒng),可實現(xiàn)30萬份農業(yè)種質資源的長、中、短期保存,目前已安全保存93科360種23萬余份動植物、微生物種質資源,成為全球最大的水稻功能基因資源庫。
羅利軍說,種質資源就是農業(yè)的“芯片”,他帶領團隊,和各大高校、科研院所合作收集資源,其中甚至包括著名植物學家鐘揚從西藏帶回的藏藥資源?!斑@些資源大多是公益分享”,羅利軍透露,如今他們已使中國的水稻遺傳資源保存量增加130%以上。
在收集資源的同時,科學家們還要系統(tǒng)地開展種質資源的鑒定評價,鑒定或創(chuàng)制出Lemont、中413、H94等重要資源,并將優(yōu)異的資源廣泛應用于水稻品種選育和基礎理論研究中,資源共享利用8萬余份次,克隆一批重要基因,育成327個新品種。

羅利軍工作照 受訪者供圖
像種小麥一樣種水稻
水稻,是一種需水量很大的作物,稻田要高產,卻要付出高水、高肥、高投入的代價。由于中國水資源匱乏,百分之七十以上的水稻種植地區(qū)都是需要望天落雨的缺水型中低產田,“水”成了一道“緊箍咒”,讓水稻產量的突破舉步維艱。
于是從二十世紀九十年代起,以羅利軍為首的一批科研人員開始尋找能扎根山坡地、工業(yè)拋荒地,在“望天田”里也能高產的水稻。他們進安徽、走湖北、下廣西、入浙江……走南闖北,歷經二十年,終于突破水稻種質資源和環(huán)境的“瓶頸”,研發(fā)出培育了以節(jié)水抗旱稻為代表的少打農藥、少施肥、節(jié)水抗旱、質優(yōu)高產的綠色超級水稻。
翻看水稻家譜,羅利軍發(fā)現(xiàn)旱稻與水稻同源,皆由沼澤里的野生稻馴化而成。旱稻在廣西、云南等地的山區(qū)種植歷史悠久,用水量僅為水稻的四分之一到三分之一,但畝產只有100多公斤,米質差、不好吃,一直未受關注。
旱稻的節(jié)水性能讓團隊成員眼前一亮,大家默契地將目光瞄向了一個理想的育種方向——把旱稻的抗旱廣適性和水稻的高產優(yōu)質性有機結合起來,培育出既生態(tài)又高產的新品種。
在簡陋的實驗條件下,頂著眾人不解的目光,羅利軍帶著團隊硬是“從大海里撈出針來”。1998年底從上萬個種質資源里選育出一個旱稻保持系,1999年篩選出129份旱稻核心資源。
機遇垂青于奮斗者。2001年,上海市農業(yè)科學院引進羅利軍及其團隊,參與籌建上海市農業(yè)生物基因中心。得益于上海開放包容的創(chuàng)新氛圍和種質資源優(yōu)勢,團隊育種工作進入快車道。
2003年,羅利軍團隊育成了世界上第一個節(jié)水抗旱稻不育系“滬旱1A”,“節(jié)水抗旱雜交稻”在全球終于實現(xiàn)了“零的突破”。
節(jié)水抗旱稻結合了水稻高產優(yōu)質特性和旱稻節(jié)水抗旱的特性,是一種新的水稻類型,既可以像水稻一樣在水田節(jié)水栽培,又可以像小麥一樣在旱地種植。
直播旱管的栽培模式,改變了水稻傳統(tǒng)淹水種植方式,改變了稻田生態(tài)系統(tǒng),減少病害的發(fā)生而少用農藥,稻田排水的減少甚至無排水,即保留了稻田肥力又極大減少了因排水產生的農業(yè)面源污染。稻田旱管后,與淹水環(huán)境相比,碳排放減少了90%以上,實現(xiàn)了“資源節(jié)約、環(huán)境友好、農田增值、農民增收”的生態(tài)綠色農業(yè)生產目標。

水稻遺傳資源保護與利用信息管理平臺模型圖
覆蓋多個稻區(qū)
如今,羅利軍帶領團隊選育節(jié)水抗旱稻新品種29個,在生產上可節(jié)水53.3%、節(jié)肥47.7%、減少甲烷排放80%以上。
節(jié)水抗旱稻的種植區(qū)域已經覆蓋了國內長江上游、中下游稻區(qū),華南稻區(qū),代表品種“旱優(yōu)73”目前是長三角地區(qū)種植面積最大的雜交稻品種,年種植面積超過200萬畝,并走出國門在“一帶一路”國家進行示范推廣。
節(jié)水抗旱稻米的口感如何?對于消費者們最為關注的問題,羅利軍給出了答復,雖然基因來源于旱稻,但經過育種改良,米質不比水稻差,在上海種植生產的算得上是優(yōu)質米。
收獲2020年度國家科技進步獎一等獎,對羅利軍而言是對團隊的肯定,“大家看到了這幫人真的在干活”。說著大實話,還得干實事,羅利軍說他希望能將團隊成員都好好地留下來,為大家解決問題,讓大家專心科研,讓優(yōu)良的水稻品種帶領農民致富,帶起鄉(xiāng)村振興。





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