以下文章來源于財(cái)經(jīng)國(guó)家周刊 ，作者里雨曦 周子煜
7月25日3點(diǎn)左右，中國(guó)空間站問天實(shí)驗(yàn)艙與天和核心艙組合體成功對(duì)接。問天實(shí)驗(yàn)艙帶上天的“太空快遞”中，有中國(guó)農(nóng)科院專門培育的一個(gè)矮稈水稻品種——“小薇”。
▲圖/央視新聞畫面截圖
“小薇”上天，可不是為了讓航天員抽身干農(nóng)活種水稻。作為培育團(tuán)隊(duì)牽頭人，中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)農(nóng)科院作物科學(xué)研究所所長(zhǎng)錢前告訴記者，“小薇”身形矮小，是開展遺傳育種研究和實(shí)現(xiàn)室內(nèi)水稻工廠化生產(chǎn)的理想種質(zhì)，能夠滿足未來育種需求。
“小薇”來頭不小，它是利用現(xiàn)代生物育種技術(shù)進(jìn)行水稻種質(zhì)資源創(chuàng)新的重要成果。錢前告訴記者，在當(dāng)前全球糧食安全挑戰(zhàn)下，核心種源的改良創(chuàng)新和生物育種技術(shù)的發(fā)展事關(guān)國(guó)家糧食安全。
“小薇”團(tuán)隊(duì)的十年一劍
7月25日開始的太空之旅，對(duì)“小薇”來說并不是首次。早在2016年9月15日，它就和另一種植物擬南芥一起，搭乘天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入太空，探索太空植物培養(yǎng)的可行性。
錢前介紹，“小薇”是團(tuán)隊(duì)經(jīng)過十余年攻關(guān)，以粳稻“日本晴”通過EMS（一種烷化劑）誘變和遺傳突變篩選獲得的一個(gè)超矮稈水稻品種。
據(jù)介紹，“小薇”系列除株高顯著降低外，籽粒大小均無顯著性變化，做到了“個(gè)子小、籽不小”，兼具了株型和生物量小、空間利用率高等優(yōu)勢(shì)，可以在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行大規(guī)模種植和篩選，可實(shí)現(xiàn)在植物工廠中選育比“小薇”生物量更大、產(chǎn)量更高的新品種，為未來都市農(nóng)業(yè)、植物工廠提供了重要種質(zhì)資源。
“利用‘小薇’通過回交育種，我們還獲得了兩個(gè)新品種‘小薇秈’和‘小薇黃’，豐富了‘小薇’的遺傳多樣性。”錢前說，“小薇秈”的選育完成了以小薇為基礎(chǔ)的秈粳配套，“小薇黃”的選育則拓寬了景觀稻范圍。
“小薇”上天為我國(guó)育種技術(shù)和種業(yè)發(fā)展帶來了更多可能性。錢前表示，除了依托航天技術(shù)，我國(guó)農(nóng)業(yè)育種還利用現(xiàn)代分子生物學(xué)手段，取得了一系列突破。
“特別是水稻功能基因組研究，挖掘了一批水稻重要農(nóng)藝性狀的基因，包括產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性等，為水稻分子育種提供基因資源與選擇標(biāo)記。”錢前說。
比如，應(yīng)用分子標(biāo)記輔助選擇定向改良水稻品質(zhì)、抗性以及重金屬低積累等重要農(nóng)藝性狀；應(yīng)用基因編輯等技術(shù)，定向改良水稻育性、香味、抗病等。
再比如，依靠全基因組選擇技術(shù)，通過對(duì)參照群體的表型與基因型的分析，在候選群體利用全基因組選擇模型模擬分析，篩選出基因型與表型關(guān)聯(lián)度極高的優(yōu)異單株或株系。
錢前說，這些現(xiàn)代育種技術(shù)的應(yīng)用，極大提高了我國(guó)水稻育種的效率，縮短了育種周期，為選育聚合多個(gè)優(yōu)良性狀、基因的突破性水稻新種質(zhì)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。
水稻育種領(lǐng)先地位
水稻是我國(guó)第一大口糧作物，當(dāng)前我國(guó)水稻年種植面積穩(wěn)定在3000萬(wàn)公頃以上，2021年平均畝產(chǎn)474公斤，處于全球單產(chǎn)水平第一梯隊(duì)。
我國(guó)水稻產(chǎn)業(yè)取得的一系列豐碩成果，與我國(guó)水稻育種的先進(jìn)性密切相關(guān)。從事水稻育種工作幾十年的錢前認(rèn)為，我國(guó)水稻育種方面的科研優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：首先是種質(zhì)及基因資源，其次是育種基礎(chǔ)研究，還有就是育種技術(shù)。
我國(guó)的水稻育種技術(shù)經(jīng)歷了矮化育種、雜種優(yōu)勢(shì)利用和超級(jí)稻培育三次飛躍，其間伴隨矮化育種、三系雜交稻培育、二系雜交稻培育、亞種間雜種優(yōu)勢(shì)利用、理想株型育種和綠色超級(jí)稻培育等6個(gè)重要?dú)v程，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了可固定雜種優(yōu)勢(shì)的水稻無融合生殖育種技術(shù)，建立了從分子模塊到設(shè)計(jì)型品種的現(xiàn)代生物技術(shù)育種創(chuàng)新體系。
▲中科院院士錢前。圖/央視《開講啦》
錢前也提到，雖然在基礎(chǔ)理論研究以及水稻育種水平上，我國(guó)已處于國(guó)際領(lǐng)先水平，但也存在一些亟待解決的問題。
比如，我國(guó)水稻產(chǎn)量增速有所放緩；化肥、農(nóng)藥使用率持續(xù)增長(zhǎng)；持久、廣譜的抗性基因匱乏，一些病害存在“老病新發(fā)”態(tài)勢(shì)；與農(nóng)業(yè)智能化、機(jī)械化配套的優(yōu)良品種及耕作技術(shù)較為缺乏；基因編輯、智能設(shè)計(jì)育種、機(jī)械化裝備等新興交叉領(lǐng)域的原始創(chuàng)新能力還存在不足。
在錢前看來，未來水稻領(lǐng)域的研究將逐步進(jìn)入新的“科技無人區(qū)”，需要更多敢想、敢干、敢創(chuàng)新的科技工作者在理論創(chuàng)新、理論與生產(chǎn)有機(jī)融合、產(chǎn)業(yè)再升級(jí)等領(lǐng)域不斷探索，以繼續(xù)保持領(lǐng)跑優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)科技價(jià)值的持續(xù)輸出。
提高品質(zhì)是主要方向
傳統(tǒng)水稻育種技術(shù)為我國(guó)水稻穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)、口糧自給自足打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。錢前認(rèn)為，我國(guó)人口眾多，可耕地資源有限，要想養(yǎng)活14億多人口，首先要保證口糧的絕對(duì)安全，所以很長(zhǎng)一段時(shí)間，育種目標(biāo)以高產(chǎn)為主。
在他看來，當(dāng)下我國(guó)已解決了高產(chǎn)問題，未來水稻育種的主攻方向及目標(biāo)，是在保證糧食安全的基礎(chǔ)上，因地制宜開展優(yōu)質(zhì)稻、輕簡(jiǎn)栽培和綠色高抗品種的培育。
“長(zhǎng)期研究證明，優(yōu)質(zhì)和高產(chǎn)在某種程度上存在一定的負(fù)相關(guān)性，如何在穩(wěn)產(chǎn)的基礎(chǔ)上不斷提高品質(zhì)，是未來一段時(shí)間的一個(gè)主要育種方向。”錢前認(rèn)為，需要利用現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)深入研究?jī)?yōu)質(zhì)和高產(chǎn)的關(guān)系，在二者之間尋找最佳平衡，建立成熟的理論體系是未來育種水平不斷提高的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力。
近年來，我國(guó)優(yōu)質(zhì)稻育種水平不斷提升，以五常大米為代表的優(yōu)質(zhì)米，在品質(zhì)方面已經(jīng)可媲美日本越光，但我國(guó)優(yōu)質(zhì)米育種在綜合評(píng)價(jià)、品牌構(gòu)建、品種穩(wěn)定性等方面也存在提升空間。
“我國(guó)南北方差異大，人們對(duì)優(yōu)質(zhì)稻的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不同。例如，南方人認(rèn)為黏度稍低的大米品質(zhì)好，而北方人認(rèn)為口感軟糯的大米才優(yōu)質(zhì)。”錢前認(rèn)為，我國(guó)的優(yōu)質(zhì)稻需求是多樣的。
在他看來，要培養(yǎng)滿足國(guó)民品質(zhì)需求的優(yōu)質(zhì)稻，一要利用好水稻種質(zhì)資源，特別是國(guó)家?guī)齑尜Y源，千方百計(jì)發(fā)掘優(yōu)質(zhì)種源為育種所用；二是深入研究?jī)?yōu)質(zhì)稻形成的遺傳規(guī)律，克隆具有重要利用價(jià)值的優(yōu)異等位變異，用于優(yōu)質(zhì)稻品種選育；三是加強(qiáng)優(yōu)質(zhì)稻品種分類審定和優(yōu)質(zhì)大米產(chǎn)品的保護(hù)，保障優(yōu)質(zhì)稻育種者和種糧農(nóng)民權(quán)益。
除了技術(shù)本身的完善，錢前認(rèn)為，在全球市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)層面，需要不斷加強(qiáng)我國(guó)優(yōu)質(zhì)米品牌建設(shè)。
“我國(guó)稻米產(chǎn)業(yè)在全球話語(yǔ)權(quán)不夠，主要原因是我國(guó)稻米基本用于本國(guó)消費(fèi)，尚無余力參與全球糧食競(jìng)爭(zhēng)。”錢前對(duì)《財(cái)經(jīng)國(guó)家周刊》表示，在內(nèi)銷為主的同時(shí)，我國(guó)優(yōu)質(zhì)米在產(chǎn)權(quán)保護(hù)領(lǐng)域尚存不足，在品牌建設(shè)、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性等方面仍需努力。
“我們要鼓勵(lì)和支持具有工匠精神的育種家和基礎(chǔ)研究人員持之以恒地開展相關(guān)研究。久久為功，真正使我國(guó)稻米產(chǎn)業(yè)，不論在產(chǎn)量、品質(zhì)還是在科技領(lǐng)域都能獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。”錢前說。
