2021-06-02 17:19:11
由謝先芝團(tuán)隊(duì)選育的耐鹽水稻新品系魯鹽稻69。
5月22日,“雜交水稻之父”、中國工程院院士、共和國勛章獲得者袁隆平逝世。
最近幾年,袁隆平領(lǐng)導(dǎo)組織科研攻關(guān)的項(xiàng)目主要有兩個(gè),一是培育超級(jí)水稻,二是培育“海水稻”。“海水稻”備受關(guān)注,今天就專門聊聊這個(gè)話題。
“海水稻”并不在海水中生長
提及“海水稻”,容易讓人望文生義,以為它是能在海水中生長的稻子。其實(shí)有誤。中國水稻研究所專家指出,所謂“海水稻”,實(shí)際上是指能在高含鹽量的土地,比如鹽堿地、灘涂上生長的一類耐鹽水稻。
綜觀世界各地,在大江大河入?？诘臑┩可?曾發(fā)現(xiàn)若干具有較強(qiáng)耐鹽堿能力的野生水稻材料,在我國沿海的河口地區(qū)也有發(fā)現(xiàn)。不過,這些野生水稻材料普遍存在產(chǎn)量低、米質(zhì)差等缺點(diǎn),不適合作為糧食作物進(jìn)行大規(guī)模推廣種植。
近年來,許多國家嘗試培育產(chǎn)量高、品質(zhì)好又耐鹽堿的水稻,有些國家甚至已經(jīng)研究了幾十年,但進(jìn)展緩慢,收效甚微。
耐鹽堿水稻價(jià)值幾何
我國有近15億畝鹽堿地,其中山東省就有1590萬畝。
科研人員經(jīng)過多年試驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn),在鹽堿地改良利用中,水稻具有其他作物無法比擬的優(yōu)勢(shì),是改良利用鹽堿地的首選糧食作物。它特殊的栽培模式能夠降低土壤鹽堿度,同時(shí)其根系具有分泌有機(jī)酸和吸收鹽分的能力,進(jìn)一步改良土壤結(jié)構(gòu)。因此,培育高耐鹽水稻并推廣應(yīng)用,有望成為改良利用鹽堿地,保障我國糧食安全的重要選項(xiàng)。
然而,培育耐鹽水稻新品種絕非易事。
科學(xué)研究證實(shí),水稻耐鹽性是由多基因調(diào)控的復(fù)雜性狀,至今世界上僅有幾例水稻耐鹽基因的相關(guān)報(bào)道,并且因其效應(yīng)值低,在育種中的應(yīng)用效果并不理想。目前,仍需進(jìn)一步發(fā)掘高耐鹽的水稻種質(zhì)資源,克隆高效應(yīng)值耐鹽基因。同時(shí),水稻耐鹽性是多基因相互作用的結(jié)果,因此水稻的耐鹽調(diào)控網(wǎng)絡(luò)極其復(fù)雜,有待進(jìn)一步研究。
簡而言之,水稻的耐鹽性狀是由多個(gè)基因調(diào)控的,調(diào)控網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜,有些機(jī)理至今尚不明了。
從事農(nóng)作物育種的人都知道,即使某個(gè)優(yōu)良性狀是由一個(gè)基因控制的,要想通過常規(guī)育種方式培育出擁有這個(gè)性狀的新品種,都需要幾年甚至幾十年的艱辛努力。而要發(fā)現(xiàn)、發(fā)掘多個(gè)水稻耐鹽基因,或者找到、搜集具備耐鹽性狀的多個(gè)水稻優(yōu)異種質(zhì)資源,并且把這些基因、性狀集聚到一個(gè)品種之中,可謂難乎其難。
選育“海水稻”的山東實(shí)踐
位于湖南長沙的袁隆平團(tuán)隊(duì),從2012年開始研究“海水稻”。
2017年5月7日,在山東省青島市李滄區(qū),青島海水稻研究發(fā)展中心揭牌,袁隆平院士兼任中心主任,并出席揭牌儀式。據(jù)《大眾日?qǐng)?bào)》報(bào)道,當(dāng)年在這個(gè)中心的試驗(yàn)基地里,試種了我國第一代“海水稻”。2017年9月28日,由國家雜交水稻工程技術(shù)研究中心等單位的30多名專家組成的測(cè)產(chǎn)專家組,實(shí)地挑選了灌溉用水鹽度為6‰的4份試驗(yàn)“海水稻”進(jìn)行測(cè)產(chǎn)。經(jīng)過小區(qū)域收割、脫粒、除雜、測(cè)水分、稱重環(huán)節(jié),結(jié)果讓人驚喜不已:4份畝產(chǎn)均超過400公斤,其中YC0045“海水稻”畝產(chǎn)高達(dá)620.95公斤。
隨后,“海水稻”試驗(yàn)擴(kuò)大到新疆喀什、陜西延安、黑龍江大慶、浙江溫州和山東東營五大主要類型鹽堿地上。2019年,全國“海水稻”試驗(yàn)基地?cái)U(kuò)大到9個(gè),覆蓋新疆、黑龍江、浙江、山東、陜西、河南等省份,示范種植面積近2萬畝。
此前,在山東濟(jì)南,山東省水稻研究所(現(xiàn)改名為山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院濕地農(nóng)業(yè)與生態(tài)研究所)的專家們,也已經(jīng)開始了培育耐鹽堿水稻的艱辛探索。2013年,組建了謝先芝博士領(lǐng)銜的耐鹽堿水稻研究創(chuàng)新團(tuán)隊(duì),啟動(dòng)了耐鹽堿水稻新品種培育、水稻耐鹽分子機(jī)理解析等研究工作。
2014年起,他們以常規(guī)水稻品種為受體,與篩選到的高耐鹽水稻種質(zhì)資源雜交,再經(jīng)一系列篩選和鑒定,到2018年育成多個(gè)耐鹽水稻新品系。2018年、2019年,在多處鹽堿地開展耐鹽新品系的試種,其中魯鹽稻69均表現(xiàn)優(yōu)異:在多處鹽堿地上,5‰鹽水灌溉條件下,平均畝產(chǎn)超過400公斤。
2020年,繼續(xù)試種。地點(diǎn)是位于東營的國家耐鹽粳稻育種創(chuàng)新基地,試驗(yàn)田土壤全鹽3‰,pH值8.1。參與試驗(yàn)的除了魯鹽稻69,還有魯鹽稻13、魯鹽稻34、魯鹽稻68。4個(gè)品系均于5月6日播種,6月10日人工插秧,6月20日開始澆灌3‰-5‰的微咸水,澆灌30天之后,用5‰鹽水灌溉至成熟。
當(dāng)年10月11日,該研究所在國家耐鹽粳稻育種創(chuàng)新基地,召開觀摩會(huì)。記者應(yīng)邀前去采訪,在現(xiàn)場(chǎng)看到試驗(yàn)對(duì)比情況:耐鹽水稻新品系生機(jī)勃勃,發(fā)育良好,稻穗沉甸甸的；而相鄰地塊,作對(duì)照的普通水稻,耐受不住高鹽分的“折磨”,枯萎死亡了。這個(gè)耐鹽能力特別強(qiáng)的水稻新品系,正是魯鹽稻69,是謝先芝團(tuán)隊(duì)選育的。
頭一天下午,專家組走進(jìn)試驗(yàn)田,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)打測(cè)產(chǎn)。測(cè)產(chǎn)結(jié)果顯示:魯鹽稻13、魯鹽稻34、魯鹽稻68、魯鹽稻69畝產(chǎn)量依次為472.73公斤、471.87公斤、460.32公斤、498.17公斤。專家稱,這一成果在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平。
中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所研究員梁正偉介紹,在含鹽量3‰以下的輕度鹽化土壤中種植水稻,減產(chǎn)不大,可以獲得較好的收成；在含鹽量3‰-5‰的中度鹽化土壤中種植水稻,則產(chǎn)量銳減；在含鹽5‰以上的重度鹽化土壤中種植水稻,減產(chǎn)嚴(yán)重甚至絕收。
梁正偉說,謝先芝博士主持選育的魯鹽稻69等4個(gè)粳稻新品系,插秧返青后用5‰的鹽水灌溉至成熟,不僅生長良好,而且正常抽穗結(jié)實(shí),畝產(chǎn)均超過460公斤,最高的接近500公斤,這是水稻耐鹽高產(chǎn)育種的一個(gè)重大突破。
鹽堿地變良田并不遙遠(yuǎn)
培育耐鹽堿的水稻,并大面積推廣,是袁隆平院士晚年規(guī)劃的一個(gè)科研課題,一個(gè)維護(hù)國家糧食安全的夢(mèng)想。
2020年4月14日,在海南省三亞崖州灣科技城,國家耐鹽堿水稻技術(shù)創(chuàng)新中心試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)觀摩及建設(shè)推進(jìn)會(huì)上,袁隆平提出明確目標(biāo):在10年內(nèi),選育出耐鹽度在3‰-6‰、耐堿在pH9以上的耐鹽堿水稻新品種,且年推廣面積達(dá)1億畝,平均畝產(chǎn)300公斤。這樣每年就可增產(chǎn)300億公斤糧食。
斯人已去,目標(biāo)猶在。
如今,我國多個(gè)科研團(tuán)隊(duì)正開足馬力,培育耐鹽堿水稻新品種,完善配套栽培與植保技術(shù)措施,試驗(yàn)示范推廣。有理由相信,距離實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的日子,不會(huì)太久。（記者 陳建志 ）
(本文學(xué)術(shù)顧問:山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院濕地農(nóng)業(yè)與生態(tài)研究所所長謝先芝博士、水稻生物技術(shù)研究室主任鄭崇珂博士)
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