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“小粒種”破解雜交水稻產(chǎn)業(yè)化之困

2022-11-25 08:26:00
來源:科技日報
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  ◎本報記者 俞慧友

  【創(chuàng)新故事】

  11月23日,長沙,湖南省農(nóng)科院雜交水稻研究中心二樓的辦公室里,主任唐文幫正專注地瞅著桌上并排放著的三捧谷粒。

  “這里面有個創(chuàng)新品種,在種業(yè)市場里很火爆!币姷阶哌M來的科技日報記者,唐文幫笑呵呵地指著其中一捧谷粒說。

  仔細觀察,這捧谷粒的確與眾不同,個頭僅有另外兩捧的一半。

  “不要小看它,它‘生’出的‘娃’可正常呢!碧莆膸徒榻B。

  “小粒種,大粒稻”——就是這個不起眼的“小個子”品種,可以完美匹配我國現(xiàn)有“種情”,實現(xiàn)全程機械化制種與種植。在有效降低農(nóng)戶用種成本的同時,它還能讓雜交水稻更高產(chǎn)、更優(yōu)質(zhì)。

  降低用種成本,他打起“小”算盤

  雜交水稻,被聯(lián)合國糧農(nóng)組織列為解決發(fā)展中國家糧食短缺問題的首選技術(shù)。在以袁隆平院士為首的科研人員的不懈努力下,我國雜交水稻技術(shù)長期保持世界領(lǐng)先,種植面積也一度呈增長態(tài)勢。但近年來,雜交水稻種植面積開始“縮水”。

  一方面,水稻種植方式正朝著規(guī);C械化快速轉(zhuǎn)型。輕簡化的栽培方式,使農(nóng)田用種量增加了約3倍。另一方面,雜交稻制種仍沿襲傳統(tǒng)人力模式,跟不上種植全程機械化的節(jié)奏。

  制種成本高,種植用種量不減反增,帶來了農(nóng)民種植成本的較快增長,也成為制約雜交水稻面積擴大和可持續(xù)發(fā)展之困。要想解困,只能從降低制種成本、減少種植用種量兩個途徑入手。

  2009年,唐文幫打起“小”算盤:研發(fā)一種可結(jié)出大粒稻谷的“小粒種”,既降低制種成本,又減少用種量。彼時,他還是湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)的一名教授。

  “在我之前也有專家提出‘小粒種’設(shè)想,但他們設(shè)想的‘小粒種’,只比普通品種小一點。從產(chǎn)業(yè)化角度,我認為只有和普通品種大小有明顯區(qū)分,才能顯著降低用種量。”唐文幫說。

  設(shè)想很豐滿,驗證很骨感!靶 钡绞裁闯潭龋瑘F隊走了不少彎路。

  最初,唐文幫一度認為種子越小越好。為找到“越小越好”的不育系(“母本”)材料,他們跑到全國各地去尋覓。

  眾里尋“她”千百度,看“天色”覓得小粒不育系

  尋常育種,都在大太陽下進行。對“小粒種”而言,太陽光線太烈反而不利于找到種質(zhì)材料。于是,團隊每天第一件事,就是“看天色”。“逮”著陰天或下雨天,他們立刻全副武裝鉆到田地里。

  終于,他們找到了一個賽一個“小”的不育系材料。普通雜交稻種子的千粒重(1000顆種子的重量)約為25—26克。唐文幫團隊找到的最小不育系種質(zhì)資源,千粒重僅有7—8克。

  但經(jīng)過兩三年的探索和實踐,他們發(fā)現(xiàn),“完美千粒重”并非越小越好,而應(yīng)在13到15克之間。

  “現(xiàn)在不管什么品種,我瞅一眼就能估摸出它們的‘千粒重’,但當時卻很艱難!碧莆膸突貞。每年,團隊要完成上萬份育種材料的搜集,并對它們逐一進行千粒重測量。方法“簡單粗暴”:憑人工,從每份材料中數(shù)出一千顆種子,再稱重記錄!笆畮讉人同時干,都要花一個多月,這個過程很痛苦,甚至有點‘不堪回首’!

  在這種枯燥無味的“往復(fù)”中,唐文幫遇到了“粒形特別漂亮”的“她”——“2014年10月,我們在云南保山尋到了‘她’。基于對‘她’的遺傳改良,我們培育了第一個小粒兩系不育系!

  制種機械化,幫母本“找對象”

  傳統(tǒng)雜交稻制種,采用“一行父本間隔8—10行母本”的人工種植方式!靶×7N”要實現(xiàn)機械化混播混收(即父本母本混合播種,育成的種子與父本混合收割)的目標,就只有在它與其父本存在個體上大小的顯著差異時,才能實現(xiàn)。因此,它的“親爹”只能是“大個兒”。

  “大部分普通種子的父本,有現(xiàn)成的材料資源。但‘小粒種’只能根據(jù)每個母本的特點,為她單獨‘培育對象’。所以,創(chuàng)制父本是研究中的另一難點!碧莆膸驼f。

  2019年,團隊培育出的第一個“小粒種”雜交稻品種通過國家審定。這期間,他們還發(fā)明了基于粒厚的機械分選技術(shù),研制了專業(yè)分選機械,完成了制種機械化過程里的“機械”研究。

  通過創(chuàng)立小粒型不育系高效制種新體系,團隊開辟了雜交水稻全程機械化制種新途徑。與傳統(tǒng)制種方式相比,“小粒種”制種效益提高了36.3%以上。

  截至目前,項目成果累計示范推廣323.5萬畝。按每畝節(jié)省用種成本37.5元計算,共計節(jié)約1.21億元,助力增產(chǎn)稻谷9453.9萬公斤,新增社會效益3.76億元。

  降低種植難度,給“小粒種”穿上“糖衣”

  “小粒種”在產(chǎn)業(yè)化中,有著肉眼可見的優(yōu)勢:制種全程機械化,有效降低了制種成本;大小僅為普通種的一半左右,增加了一倍“繁殖系數(shù)”(一斤種子可繁殖的苗數(shù))。普通種子發(fā)芽成苗率80%左右即達標,“小粒種”成苗率高達90%。

  可這還不夠完美。為進一步降低種植難度,唐文幫聯(lián)合廣東農(nóng)科院專家,為種子“穿”上了“糖衣”:將種子與肥料、病蟲防治、除草藥物等混合制造成“丸!薄H绱艘粊,在種植更為“傻瓜化”的同時,還比常規(guī)種植方式更節(jié)約藥物成本及人工費用。

  不久前,唐文幫在線上參加了在聯(lián)合國糧農(nóng)組織首屆全球可持續(xù)植物生產(chǎn)大會。在這場聚焦全球可持續(xù)植物生產(chǎn)戰(zhàn)略方向和技術(shù)發(fā)展經(jīng)驗的盛會上,他分享了《雜交水稻與全球糧食安全》的專題報告。

  我國雜交水稻的創(chuàng)新思維,又一次引發(fā)了全球?qū)<业膹V泛討論。

  “黨的二十大報告強調(diào),確保中國人的飯碗牢牢端在自己手中。只有用自己的手攥緊中國種子,才能端穩(wěn)中國飯碗,才能實現(xiàn)糧食安全!闭勂鹣乱徊降拇蛩,唐文幫說,“我們的研究,要始終朝著這個目標前進!”

[責(zé)任編輯:楊永青]