2023
為主糧供應“端上第一碗飯”
“三伏”天氣炎熱，正是中國南方農(nóng)村“雙搶”(搶收、搶種)時節(jié)。在江西省上高縣千畝連片示范田里，由中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所(遺傳發(fā)育所)李家洋院士團隊實現(xiàn)世界水稻育種早粳稻“零的突破”的三大早粳新品系——“中科發(fā)早粳1號”“中科發(fā)早粳25”和“中科發(fā)早粳23”金色稻浪翻滾，豐收在即。
7月20日，在中國科學院遺傳發(fā)育所主辦、江西省農(nóng)業(yè)科學院水稻研究所和江西省上高縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局共同協(xié)辦的這三大早粳新品系千畝示范現(xiàn)場會上，相關(guān)專家現(xiàn)場組織實收測產(chǎn)并進行食味品嘗后表示，利用分子精準設(shè)計育種技術(shù)培育的“中科發(fā)早粳1號”“中科發(fā)早粳25”“中科發(fā)早粳23”新品系農(nóng)藝性狀表現(xiàn)突出，畝產(chǎn)超過預期，稻米外觀品質(zhì)優(yōu)、食味好，在“民以食為天”方面既保障“吃飽”更助力“吃好”。
“中科發(fā)早粳1號”等新品系江西上高千畝示范現(xiàn)場，李家洋院士在稻田里向媒體介紹分子設(shè)計育種等情況。中新社記者 孫自法 攝
“中國有14億人口，要吃飽、吃好飯，是個大事。”李家洋院士在稻田邊接受采訪強調(diào)說。
01
為主糧供應“端上第一碗飯”
中國是世界上水稻產(chǎn)量第一大國，雙季早稻為中國水稻生產(chǎn)和保障中國糧食安全都發(fā)揮重要作用。據(jù)2022年國家統(tǒng)計局公布的全國早稻生產(chǎn)數(shù)據(jù)，全國早稻播種面積4755千公頃，全國早稻總產(chǎn)量2812萬噸，全國早稻單產(chǎn)5.91噸/公頃。
中國科學院遺傳發(fā)育所介紹說，目前中國所有的雙季早稻品種均為秈稻，由于早秈品種品質(zhì)較差，極大部分都只能作為儲備糧、工業(yè)用糧或飼料使用。長期以來，品質(zhì)優(yōu)良的雙季早粳品種在中國水稻生產(chǎn)中是一個空白，主要原因就是未能培育出能夠用于生產(chǎn)的雙季早粳稻品種。
經(jīng)過科研和推廣人員持續(xù)幾十年的努力工作，“秈改粳”在晚稻生產(chǎn)中已取得良好進展，稻米品質(zhì)有效改善，農(nóng)民收益顯著增加，但一直沒有培育出能用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的早粳稻品種。
李家洋院士(右)和謝華安院士在示范農(nóng)田現(xiàn)場就“中科發(fā)早粳1號”等早粳新品系進行交流。中新社記者 孫自法 攝
2021年，李家洋團隊通過努力攻關(guān)，利用分子設(shè)計育種技術(shù)首次培育出可用于大田生產(chǎn)的雙季早粳水稻新品系“中科發(fā)早粳1號”，當年在上高縣200畝示范完成實收測產(chǎn)，平均畝產(chǎn)達567.6公斤，在實現(xiàn)高產(chǎn)抗逆的同時，還大大提升早稻米品質(zhì)；2022年“中科發(fā)早粳1號”實收測產(chǎn)平均畝產(chǎn)達603公斤。
2023年“中科發(fā)早粳1號”在上高縣進行1000畝示范，這是早粳稻在當?shù)剡B續(xù)第三年種植，當天示范現(xiàn)場會上，中國科學院院士謝華安帶領(lǐng)測產(chǎn)專家進行實收測產(chǎn)，結(jié)果顯示，人工拋秧種植的田塊實收畝產(chǎn)615.3公斤，機插種植的田塊實收畝產(chǎn)562.5公斤，平均畝產(chǎn)588.9公斤。
李家洋表示，將早秈稻品種改為早粳稻品種，這在中國和世界范圍內(nèi)都是第一次的創(chuàng)新突破，可以將優(yōu)質(zhì)新米提前兩至三個月上市，從而為主糧供應“端上第一碗飯”。
02
育種研發(fā)推進早粳稻審定
中國科學院遺傳發(fā)育所指出，此前，由于中國種植的雙季早稻品種均為秈稻，國家設(shè)立的早稻品種審定只有早秈組。2021年“中科發(fā)早粳1號”培育成功后，面臨著無法進行新品種審定及后續(xù)推廣的實際困難。
得知早粳稻成功培育后，中國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部對此高度重視，該部種業(yè)管理司、全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心等有關(guān)負責人到遺傳發(fā)育所進行調(diào)研，商討推進優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)雙季早粳稻試驗工作方案。2022年1月，國家農(nóng)作物品種審定委員會辦公室在北京組織專家對《長江中下游雙季早粳品種自主試驗方案》及《長江中下游雙季早粳品種審定標準》進行論證，并通過該試驗方案和品種審定標準，順利完成中國首個早粳稻審定途徑的開通。
“中科發(fā)早粳1號”等新品系江西上高千畝示范現(xiàn)場，沉甸甸的稻穗顯示豐收在即。中新社記者 孫自法 攝
經(jīng)過2022年與2023年連續(xù)兩年的多地區(qū)域試驗，結(jié)果表明，3個中科發(fā)早粳新品系(“中科發(fā)早粳1號”“中科發(fā)早粳25”為早稻中遲熟品種，“中科發(fā)早粳23”為早稻早熟品種)均表現(xiàn)優(yōu)異，米質(zhì)優(yōu)良，抗逆性強，符合早粳品種審定標準。
李家洋團隊稱，這三個早粳新品系材料通過國家品種審定后，將成為中國首個可以商業(yè)化種植的雙季早粳稻品種，后續(xù)加速優(yōu)良雙季早粳品種推廣應用，可以極大提高早稻米的品質(zhì)和商業(yè)價值，不僅能服務(wù)鄉(xiāng)村振興和農(nóng)民增收，還可將中國優(yōu)質(zhì)新米的上架銷售期提前2-3個月。
03
率先提出“分子設(shè)計育種”理念
在備受關(guān)注的水稻育種領(lǐng)域，“中科發(fā)早粳1號”等三大早粳新品系成功培育和種植示范，為中國優(yōu)質(zhì)稻改良提供新的方向，具有重要科學意義和應用價值。其成功的基礎(chǔ)，是李家洋團隊在國際上率先提出“分子設(shè)計育種”理念，并持續(xù)開展分子設(shè)計育種技術(shù)研發(fā)和攻關(guān)。
“中科發(fā)早粳1號”等新品系江西上高千畝示范現(xiàn)場，李家洋院士(右二)團隊主要成員代表合影留念。中新社記者 孫自法 攝
李家洋團隊長期從事高等植物生長發(fā)育與代謝調(diào)控的機理研究，在中國率先建立植物基因圖位克隆技術(shù)方法體系，克隆影響水稻株型、分蘗數(shù)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，分離鑒定出水稻抗性淀粉合成等重要基因，為培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻新品種奠定堅實的理論基礎(chǔ)，并以“分子設(shè)計育種”理念和技術(shù)大幅提升水稻品種培育效率。
在“中科發(fā)早粳1號”等三大早粳新品系水稻育種研究中，針對長江中下游地區(qū)早稻生產(chǎn)中所遇到的問題，李家洋團隊以優(yōu)異稻米品質(zhì)基因為主線，結(jié)合高產(chǎn)抗逆基因等，運用分子設(shè)計育種的理念和技術(shù)，選擇最佳親本通過雜交選擇，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)”早粳新品系。這些雙季早粳新品系均表現(xiàn)抗逆性強，尤其苗期耐寒、后期抗穗發(fā)芽方面尤為突出，具有米粒外觀品質(zhì)優(yōu)良、主要米質(zhì)指標達到優(yōu)質(zhì)二級米標準及以上、食味佳等特點。
中國科學院遺傳發(fā)育所表示，李家洋團隊在水稻育種領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大突破性進展，以及從科學理論到生產(chǎn)實踐的成功示范，將推動作物傳統(tǒng)育種向高效、精準、定向的分子設(shè)計育種轉(zhuǎn)變。
“中科發(fā)早粳1號”等新品系江西上高千畝示范現(xiàn)場，大型收割機在開展水稻收割作業(yè)。中新社記者 孫自法 攝
據(jù)了解，李家洋院士及其團隊在水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)性狀形成的分子機理及品種設(shè)計方面的研究成果，已獲得2017年國家自然科學獎一等獎、2018年未來科學大獎、2022年首屆國際種業(yè)科學家獎團隊獎、2023年第三屆全國創(chuàng)新爭先獎牌等獎項。
