科技日?qǐng)?bào)記者 陸成寬

人工拋秧種植，實(shí)收水稻稻谷畝產(chǎn)為530.31公斤；機(jī)插秧種植，實(shí)收水稻稻谷畝產(chǎn)為613.73公斤。人工拋秧種植田和機(jī)插秧種植田平均畝產(chǎn)567.64公斤。

7月19日，雙季早粳水稻新品種“中科發(fā)早粳1號(hào)”測(cè)產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)會(huì)在江西省上高縣舉行。200畝的示范田里，金色稻浪翻滾，在機(jī)插秧、人工插秧、直播和拋秧四種栽培模式下，“中科發(fā)早粳1號(hào)”均表現(xiàn)優(yōu)異，不僅產(chǎn)量創(chuàng)出新高，而且在苗期抗冷、抗旱，成熟期抗穗發(fā)芽等農(nóng)藝性狀中表現(xiàn)突出。

“這一新品種實(shí)現(xiàn)了我國雙季早粳稻‘零的突破’，填補(bǔ)了雙季早粳品種在我國水稻生產(chǎn)中的空白，這意味著，今后我們可以提前一個(gè)季度吃上好吃的新粳米了。”中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員李家洋滿懷喜悅。

早粳稻新品種為主糧供應(yīng)“端上第一碗飯”

我國是世界上水稻產(chǎn)量第一大國，共有13個(gè)省種植雙季早稻，全部分布在南方低緯度地區(qū)。

根據(jù)2020年國家統(tǒng)計(jì)局公布的全國早稻生產(chǎn)數(shù)據(jù)，全國早稻播種面積7126萬畝，全國早稻總產(chǎn)量546億斤，全國早稻單產(chǎn)383公斤/畝。

然而，我國所有的雙季早稻品種均為秈稻，目前國家設(shè)立的雙季早稻品種審定組只有早秈組。早秈稻是在3月中下旬播種、7月中下旬收獲的南方秈稻品種。早秈稻品種，尤其是長江中下游的品種由于整體品質(zhì)較差，大部分作為儲(chǔ)備糧或工業(yè)用糧使用。

“與早秈稻相比，生長在高緯度地區(qū)的粳稻品種具有抗逆性強(qiáng)、株型優(yōu)、米質(zhì)優(yōu)、食味佳等明顯優(yōu)點(diǎn)。”李家洋說，加速培育優(yōu)良雙季早粳品種及其推廣應(yīng)用，可以極大地提高早稻米的品質(zhì)和商業(yè)價(jià)值，不僅能為農(nóng)民增加經(jīng)濟(jì)收入，同時(shí)可將我國優(yōu)質(zhì)新米的上架期提前2-3個(gè)月。

為此，李家洋院士團(tuán)隊(duì)利用分子精準(zhǔn)設(shè)計(jì)育種技術(shù)，在培育雙季早粳稻新品種取得重要突破。

2020年，他們培養(yǎng)的雙季早粳新品種“中科發(fā)早粳1號(hào)”在江西高安縣和浙江永康市的早稻品種比較試驗(yàn)及多點(diǎn)試驗(yàn)中，平均株高90厘米左右，平均每穗總粒數(shù)超110粒左右，結(jié)實(shí)率可達(dá)85%以上，千粒重26克左右，平均畝產(chǎn)在500公斤以上。

“不止如此，新品種抗逆性強(qiáng)，尤其苗期耐寒、后期抗穗發(fā)芽方面尤為突出，米外觀品質(zhì)優(yōu)良，主要米質(zhì)指標(biāo)達(dá)到優(yōu)質(zhì)二級(jí)米標(biāo)準(zhǔn)。”李家洋說，如果將雙季早秈稻品種改為雙季早粳稻品種，可以將優(yōu)質(zhì)新米提前兩至三個(gè)月上市，為我國主糧供應(yīng)端上第一碗飯。

分子精準(zhǔn)設(shè)計(jì)：“定制”一棵理想水稻不是夢(mèng)

“中科發(fā)早粳1號(hào)”新種質(zhì)為我國優(yōu)質(zhì)稻改良示范出新的方向，具有重要科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。新種質(zhì)誕生的背后，蘊(yùn)含著強(qiáng)大的技術(shù)支撐：分子精準(zhǔn)設(shè)計(jì)育種。

用李家洋的話說，“分子精準(zhǔn)設(shè)計(jì)”就像組裝一臺(tái)電腦。“想要什么樣的水稻，把相關(guān)的水稻基因組合在一起，就可以培育出滿足需要的種子。”

與常規(guī)育種技術(shù)相比，“分子精準(zhǔn)設(shè)計(jì)”育種不僅克服了育種周期長、偶然性大和育種效率低下等缺點(diǎn)，還可以對(duì)當(dāng)前品種的缺點(diǎn)進(jìn)行精確改良，實(shí)現(xiàn)多個(gè)優(yōu)良性狀的聚合。

目前，李家洋院士團(tuán)隊(duì)先后訂制了多個(gè)具備高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、高抗等諸多優(yōu)良性狀的“理想水稻”。 他們創(chuàng)建的北方稻區(qū)的“中科發(fā)”系列水稻新品種和南方稻區(qū)的“嘉優(yōu)中科”系列水稻新品種，均實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)多抗水稻的高效培育。

李家洋表示，“精準(zhǔn)設(shè)計(jì)”水稻不僅有助于保障國家的糧食安全，還有助滿足“眾口難調(diào)”的個(gè)性化需求。中國地域遼闊，生態(tài)環(huán)境和消費(fèi)喜好差異大，所需水稻品種也各不相同。

當(dāng)前，李家洋和團(tuán)隊(duì)正在嘗試“定制”針對(duì)特殊人群的稻米，如針對(duì)糖尿病人的高抗性淀粉稻米，以培育出滿足個(gè)性化需求的水稻。

“我覺得我國的水稻育種研究目前在國際上處于第一方陣。”李家洋自豪地說。但他同時(shí)表示，挑戰(zhàn)猶存。盡管目前水稻育種材料聚集了大部分優(yōu)良性狀，但仍然需要升級(jí)與完善。同時(shí)，由于我國目前尚未對(duì)基因編輯育種建立相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)農(nóng)作物的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)仍然只是處于第一階段而無法實(shí)現(xiàn)其在生產(chǎn)上的應(yīng)用。