科技正在中國掀起一場“飯碗里的革命”。

8日出爐的2017年度國家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng),有3項(xiàng)水稻研究成果和團(tuán)隊(duì)上榜:中國科學(xué)院院士李家洋等完成的“水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)性狀形成的分子機(jī)理及品種設(shè)計(jì)”獲國家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng);袁隆平雜交水稻創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)獲科技進(jìn)步獎(jiǎng)(創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)獎(jiǎng));潘國君團(tuán)隊(duì)完成的“寒地早粳稻優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)多抗龍粳新品種選育及應(yīng)用”獲科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

用不到世界8%的耕地養(yǎng)活世界20%左右的人口,糧食安全始終是中國農(nóng)業(yè)發(fā)展的主題。水稻育種技術(shù)的多項(xiàng)突破,不僅使水稻產(chǎn)量持續(xù)提高、種植地域大大擴(kuò)展,更迎來稻米“量身定制”時(shí)代。

獲獎(jiǎng)關(guān)鍵詞:水稻產(chǎn)量繼續(xù)攀高、地域大為拓展、基因組合培育、寒地高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)

2017年是“雜交水稻之父”——中國工程院院士袁隆平創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的豐收年:

9月,生長在黃海之濱一片咸水中的特殊水稻——袁隆平團(tuán)隊(duì)培育出的最新“海水稻”喜獲豐收,在6‰鹽度的咸水灌溉條件下正常生長結(jié)實(shí),最高畝產(chǎn)達(dá)到歷史性的620.95公斤。

10月,在河北邯鄲市的超級雜交稻示范基地,袁隆平團(tuán)隊(duì)選育的超級雜交稻品種“湘兩優(yōu)900”實(shí)現(xiàn)畝產(chǎn)1149.02公斤,創(chuàng)下世界水稻單產(chǎn)最高紀(jì)錄。

2017年,袁隆平創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在云南、陜西等13個(gè)省區(qū)市建立了31個(gè)超級雜交稻百畝連片高產(chǎn)攻關(guān)示范點(diǎn),實(shí)施“良種+良田+良法+良態(tài)”的“四良”配套技術(shù),取得了超級雜交稻超高產(chǎn)的重大突破。

早在1997年,袁隆平即領(lǐng)銜牽頭“中國超級雜交水稻”研究。現(xiàn)在,雜交水稻在中國的年種植面積超過2.4億畝,占水稻總種植面積的57%,產(chǎn)量約占水稻總產(chǎn)的65%。雜交水稻年增產(chǎn)約250萬噸,每年可多養(yǎng)活7000萬人口。

如果說袁隆平團(tuán)隊(duì)的探索,使水稻種植在產(chǎn)量上大幅提高、地域上大為拓展,那么,李家洋團(tuán)隊(duì)完成的應(yīng)用于水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)分子育種,則為突破水稻的產(chǎn)量瓶頸,提供了新的思路和有價(jià)值的基因資源,被譽(yù)為“一次新的綠色革命的開始”。他們成功克隆出水稻理想株型基因IPA1,同時(shí)建立了高效、精準(zhǔn)的設(shè)計(jì)育種體系。

“‘分子設(shè)計(jì)’育種是世界作物遺傳改良領(lǐng)域最先進(jìn)的技術(shù),就像組裝一臺電腦,人們想要什么樣的水稻,育種專家就可以把相關(guān)的水稻基因組合在一起。”李家洋說。

另一個(gè)獲獎(jiǎng)團(tuán)隊(duì)——黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院佳木斯水稻研究所潘國君團(tuán)隊(duì),歷經(jīng)20多年研究,創(chuàng)新出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的寒地早粳稻“龍粳”系列,解決了寒地早粳稻品種難創(chuàng)高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)問題。

稻米從高產(chǎn)邁向優(yōu)質(zhì),吃得飽也要吃得好

隨著人民生活水平提高,對糧食需求既要吃得飽,也要吃得好。然而,國內(nèi)大米口感不佳、品質(zhì)不高等問題長期存在。

“其中的重要原因在于對水稻性狀控制機(jī)理不明晰。”李家洋說,水稻產(chǎn)量與稻米品質(zhì)分別由多個(gè)基因控制,不同基因之間相互影響,組成了復(fù)雜的“調(diào)控網(wǎng)絡(luò)”。

通過多年研究,李家洋團(tuán)隊(duì)確定了調(diào)控水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的主效基因,并闡明了其分子機(jī)理。在此基礎(chǔ)上,通過分子設(shè)計(jì)育種技術(shù),可以精準(zhǔn)選出高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)的控制基因“組裝”在一起,從而破解水稻“高產(chǎn)不優(yōu)質(zhì)、優(yōu)質(zhì)不高產(chǎn)”的難題。

“實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)的結(jié)合,只是分子設(shè)計(jì)育種的第一步。通過基因精準(zhǔn)組裝,未來分子育種可實(shí)現(xiàn)更多優(yōu)良性狀的聚合,像設(shè)計(jì)工業(yè)品一樣設(shè)計(jì)水稻,對稻米‘量身定制’。”李家洋說。

中國科學(xué)院院士、國家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)獲得者李振聲認(rèn)為,分子設(shè)計(jì)育種將帶來育種理念的全面革新。未來可以根據(jù)不同人群的健康需要,針對性設(shè)計(jì)出富含不同營養(yǎng)元素的水稻。

袁隆平團(tuán)隊(duì)核心育種專家鄧啟云表示,他們選育的超級雜交稻已實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)有機(jī)結(jié)合,“Y兩優(yōu)957”等品種實(shí)現(xiàn)了超高產(chǎn),同時(shí)米質(zhì)達(dá)到國標(biāo)二級優(yōu)質(zhì)米標(biāo)準(zhǔn)。

“我國已進(jìn)入全面建成小康社會的決勝期。在我看來,小康社會就是要實(shí)現(xiàn)從過去的‘吃飽’向‘吃好’轉(zhuǎn)變。”袁隆平說。

為糧食安全保駕護(hù)航,為世界貢獻(xiàn)中國智慧

黨的十九大報(bào)告明確,確保國家糧食安全,把中國人的飯碗牢牢端在自己手中。水稻是中國乃至世界的主要口糧作物。多年來,我國水稻科學(xué)家不斷取得突破,用科技創(chuàng)新為糧食安全保駕護(hù)航。

中國政府高度重視農(nóng)業(yè)生物技術(shù)發(fā)展。“嘉優(yōu)中科”系列新品種背后,就是中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)(A類)“分子模塊設(shè)計(jì)育種創(chuàng)新體系”,其定位為“解決關(guān)系國家長遠(yuǎn)發(fā)展的重大科技問題”。

寒地早粳稻區(qū)生態(tài)條件特殊,種質(zhì)品種為早粳稻生態(tài)型,存在生育期短難創(chuàng)高產(chǎn)、稻瘟病和低溫冷害頻發(fā)難以穩(wěn)產(chǎn)等問題,導(dǎo)致日本品種長期占主導(dǎo)地位。

潘國君團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新出一些具有自主知識產(chǎn)權(quán)的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)多抗寒地早粳稻,極大推動了寒地早粳稻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,為提升粳稻育種水平、保障糧食安全做出重大貢獻(xiàn)。

袁隆平認(rèn)為,我國人口多、耕地少,保障糧食安全,必須通過科技進(jìn)步提高單位面積的產(chǎn)量。近20年來,他領(lǐng)銜雜交水稻超高產(chǎn)攻關(guān),相繼實(shí)現(xiàn)中國超級稻第一期至第四期大面積示范種植畝產(chǎn)700公斤、800公斤、900公斤和1000公斤的目標(biāo)。

“海水稻”不僅能改造鹽堿地,而且能增加糧食總產(chǎn)量,對保障我國和世界的糧食安全意義重大。袁隆平團(tuán)隊(duì)提出:用3年時(shí)間,讓耐鹽堿水稻的抗鹽堿能力超過6‰且畝產(chǎn)300公斤以上;再用5年時(shí)間,實(shí)現(xiàn)稻作改良鹽堿地技術(shù)產(chǎn)業(yè)化,為國家增加1億畝耕地,多養(yǎng)活8000萬人口。

自1979年我國雜交水稻走出國門,已經(jīng)在數(shù)十個(gè)國家和地區(qū)進(jìn)行了研究和推廣,給當(dāng)?shù)貛砹孙@著的增產(chǎn)增收。記者了解到,幾十年來,我國不僅為一些國家培訓(xùn)了數(shù)以萬計(jì)的學(xué)員,還長期派出專家實(shí)地指導(dǎo)當(dāng)?shù)仉s交水稻研究。

中國雜交水稻造福于人類,為我國贏得國際聲譽(yù)。袁隆平說,我們要推動雜交水稻在全世界的發(fā)展,幫助更多耕地資源稀少的國家拓荒變田,助力解決世界糧食安全問題。