◇優質化、專用化是早稻生產的根本出路。通過優質化、專用化能夠提高早稻收購價格,提升農民種稻收益,激發農戶種植早稻的積極性,對于保障國家糧食安全意義重大
◇憑借斷條率低、加工特性好以及口感好等優勢,中嘉早17迅速風靡南方稻區,連續多年被農業農村部推薦為主導品種,并成為近30年來唯一單年推廣面積達千萬畝的早稻品種
◇國家水稻產業技術體系在保障國家糧食安全、促進科技協同創新、助推脫貧攻堅方面發揮了重要作用。未來要堅持問題導向、需求導向,做引領型的原創研究
中國工程院院士胡培松團隊在中國水稻研究所富陽試驗中心試 驗田選種(2022 年 10 月 3 日攝) 受訪者供圖
“我們新培育出的華浙優210中晚稻品種,今年將在全國推廣。”接受《瞭望》新聞周刊記者專訪時,中國工程院院士、中國水稻研究所所長胡培松向記者透露了這個好消息,該品種經過8年研究、試種,達到了國家一級米標準,平均畝產能夠達到600~650公斤,且品質好,米粒纖細、晶瑩剔透,口感好,嘗過的育種專家對它的評價是,米飯清香四溢,吃起來柔韌Q彈、有嚼勁。
近年來,我國糧食產量穩步增長,谷物供應基本自給,糧食儲備能力顯著增強,水稻作為我國三大主糧之一發揮了重要作用。當前,我國水稻的高產育種技術引領國際,未來讓中國人民從“吃得飽”向“吃得好”邁進、“鍛長板”發展優質水稻,是中國水稻育種創新的目標之一。
“實現優質水稻育種技術的突破,需要相關從業人員重視創新的原創性、引領性、前瞻性、戰略性,勇于挑戰,堅持奮斗,進行系統化的研究。”胡培松表示。
填補國內高端優質大米空白
《瞭望》:我國生產的水稻在品質上競爭力如何?
胡培松:隨著生活水平的提高,老百姓對水稻品質的要求也在提高。對我國來說,發展優質水稻是“鍛長板”,把水稻育種技術上的優勢更加充分發揮出來。繼秈型優質香稻系列品種培育及應用獲得2009年國家科技進步獎二等獎后,我們團隊又相繼育成了多個一級優質稻米品種。
總體上看我們現在的水稻品質和國際知名優質大米品種還有一定差距。比如秈稻對標泰國香米,粳稻對標日本越光米,我們的品種在風味口感上還略遜一籌。希望經過十年左右時間,我們的水稻品質能夠趕上國際優質稻米的水平。
《瞭望》:如何才能做到讓早稻優質又好吃?
胡培松:培育優質稻,核心是品種,需要根據氣候條件地域區劃等進行優化。
長江中下游早稻在抽穗灌漿期往往經歷由低溫梅雨到高溫逼熟的跳躍式變化,梅雨季期間溫度只有20℃左右,出梅后溫度會跳躍式增長到35℃左右。水稻跟人一樣,絕大多數品種對環境變化有著敏銳感知,往往適應不了這樣的驟變,直接影響稻米的外觀、加工和食用品質,導致南方早稻生產品質較差、種植效益較低等問題。
優質化、專用化是早稻生產的根本出路。通過優質化、專用化能夠提高早稻收購價格,提升農民種稻收益,激發農戶種植早稻的積極性,對于保障國家糧食安全意義重大。當時正是基于早稻優質化這一出發點,我們提出了利用稻米品質溫度鈍感材料,培育優質早秈稻的創新思路。
我們利用異地、異季、人工氣候箱溫控試驗,篩選到不同環境條件下品質變異小的溫度鈍感材料D50、Jefferson等,成為育種核心親本。結合自主創新的優質早秈快速鑒定技術,育成了中鑒99-38等5個優質、高產、抗病新品種,稻米品質均達到農業農村部的部頒二級優質米標準。
多家企業以這些早秈稻品種為主要原料進行優質配方米品牌產業化開發,一定程度上帶動了優質早稻規模化發展。中鑒99-38是我國第一個年應用面積達百萬畝的香型二級優質早秈稻品種,2012年,優質早秈高效育種技術研創及新品種選育應用獲國家科技進步獎二等獎。
時至今日,早稻優質化仍然是我們研究的內容和發展方向。
《瞭望》:在專業化發展上,你在2020年獲得國家科技進步獎二等獎的中嘉早17,是怎樣實現技術突破的?
胡培松:中嘉早17是個米粉加工專用型早稻品種,是早稻專用化發展的一個方向。
南方早稻除作為米飯直接食用外,有超過1/3用做米粉、米線等加工用糧。米粉、米線是深受南方老百姓喜愛的美食,但幾年前米粉專用水稻品種十分短缺。
這是因為制作米粉對稻米品質的兩個重要指標——直鏈淀粉含量和膠稠度有高要求,高直鏈淀粉含量使米粉不易粘連,長膠稠度使米粉韌性好、不易斷條。但從遺傳上來說,控制直鏈淀粉含量和膠稠度的主效基因存在緊密連鎖,同時具有高直鏈淀粉含量與長膠稠度的水稻天然狀態下幾乎不存在,創制這兩個指標兼顧的育種材料難度很大。
綜合這些技術難點,我們運用生態、地理遠緣雜交,構建大分離群體,聚合有利等位基因,實現多基因有效重組,使高直鏈淀粉含量和長膠稠度能夠兼顧,創制了早稻高產基因型,并最終育成中嘉早17。憑借斷條率低、加工特性好以及口感好等優勢,中嘉早17迅速風靡南方稻區,連續多年被農業農村部推薦為主導品種,并成為近30年來唯一單年推廣面積達千萬畝的早稻品種。
由此可以看出,不管是優質早稻還是米粉專用稻,都需要依靠科技創新突破新材料篩選創制、建立新方法,不斷推動早稻的優質化和專用化進程,最終促進農民增收。
加快水稻新品種研發
《瞭望》:大力實施“藏糧于技”戰略,還有哪些水稻育種技術亟待攻關?
胡培松:我們的育種水平總體處于國際前沿,很多技術國際領先,但一些原創性成果仍然相對不足,水稻生產和水稻種業發展中還存在一些“卡脖子”問題。比如品種同質化嚴重、勞動力缺乏對品種輕簡化需求、肥水高效利用、耐極端高低溫、重金屬污染等問題。除了加強對種質資源的精準鑒定、發掘和有效利用外,育種關鍵技術的研究亟待加強。
例如當前最熱門的基因編輯技術,我們仍以跟蹤研究為主,側重于工具應用,需要我們開展基因編輯的原始創新研究,開發具有自主知識產權的基因編輯新系統,提高基因編輯技術的利用效率。此外,包括全基因組選擇、合成生物學等關鍵技術,我國處于起步階段,與國外差距較大,而這些都是生物育種、智能設計育種中的關鍵核心技術。
2018年初,美國科學院院士Edwards?Buckler提出育種技術進入了智能設計育種4.0階段,此階段的核心是大數據驅動的基因組智能設計育種,這一技術已經應用于玉米育種。對于水稻而言,靠人工理解、組裝數萬個基因并不可能,需要智能育種技術的突破來實現品種改良。這是未來發展方向,是挑戰也是機遇,目前我們正在積極進行前瞻性探索。
《瞭望》:推進綠色優質高效水稻新品種研發,你認為有哪些研究方向值得關注?
胡培松:在未來研究中,我們會繼續將研究重心放在吃得飽、吃得好、吃得健康、吃得安全等問題上。
在產量不減的前提下提高稻米的食味品質,我們將更加關注口感,解析優質水稻品種口感好的真正原因。
在稻米質量安全方面,部分稻田重金屬污染較為嚴重,如何突出水稻籽粒鎘低積累的特征,成為重要育種方向之一。目前我們已經培育出了一些水稻籽粒中鎘低積累的苗頭品種。
此外,我國自古就有藥食同源的說法,針對諸如腎臟病、糖尿病、心血管疾病等患者群體,我們也要培育適宜不同人群差異化需求的品種類型。功能型水稻的研究從多年前就已開始,其預防和輔助治療作用正逐漸被人們接受,也會是未來水稻育種的一個重要方向。而且加強功能稻米研發與產業化,能將水稻由傳統的糧食作物提升為糧食、經濟兼顧型作物,對于提高稻米附加值、穩定種植面積也具有重要意義。隨著育種技術的不斷發展和功能型稻米產業化開發,未來我們的飯桌上也會涌現出一些極具個性化,并帶有保健、輔助療效功能的水稻新品種。
打造產業科技戰略力量
《瞭望》:我國水稻育種的科研優勢有哪些?
胡培松:我國水稻育種技術持續居國際領先水平,自上世紀50年代末以來,我國水稻育種研究經歷了三次突破,一是矮稈育種,二是雜交水稻育種,三是超級稻研發,育種技術包括三系配套技術、兩系法雜種優勢育種利用、超級稻育種、秈粳雜交稻育種等,在實現了水稻單產顯著提高的同時,稻米品質、抗性等農藝性狀得到不斷改善。這得益于在國家宏觀政策下幾代水稻育種人的辛勤努力。
值得關注的是,這三次突破都是在舉國體制、科技大協作背景下實現的。我國從事水稻育種相關研究的人員超過10萬,是世界上最龐大的育種隊伍。未來需要繼續將這些科研人員與資源優化配置、整合集體智慧、充分進行大團結大協作。
2016年4月,國家水稻良種重大科研聯合攻關項目在北京啟動,由16家企業和20家科研教學單位組成聯合體,通過大協作發揮集中力量辦大事的優勢。在確立了綠色、優質、安全、高效新品種培育的主攻方向后,我們更多考慮的是如何聯合,如何發揮各自優勢。
為此,攻關項目分別就育種材料、技術平臺等實現共享,技術平臺包括稻瘟病鑒定平臺、飛虱鑒定平臺、耐高溫鑒定平臺以及其他耐逆鑒定平臺等;加強知識產權保護,于2020年12月簽訂水稻派生性品種保護制度EDV協議,在尊重和保護原始創新的前提下,更便于各單位間材料和技術的交流。通過科研大協作,聯合攻關出精品。
《瞭望》:國家水稻產業技術體系在水稻科研及推廣方面發揮了什么樣的作用?對進一步發揮好產業科技戰略力量有何建議?
胡培松:國家水稻產業技術體系是2007年原農業部、財政部啟動建設的首批現代農業產業技術體系之一,水稻體系建成16年來,獲得了中央財政穩定支持。龍粳31、中嘉早17、川優6203等入選農業農村部糧油生產主導品種,水稻重疊出苗育秧技術、水稻機插智能育供秧模式與技術等入選糧油生產主推技術,在保障國家糧食安全、促進科技協同創新、助推脫貧攻堅方面發揮了重要作用。
現代農業產業技術體系代表國家科技戰略力量,意味著要更多地關注未來趨勢,堅持問題導向、需求導向,做引領型的原創研究。為進一步發揮好產業科技戰略力量,在任務上,我們還需要進一步凝練針對水稻產業發展中的最突出問題;在管理上轉變崗位專家一定程度上各自為戰、部分存在低水平重復的現象,加強崗位專家與試驗站的聯動,提高成果轉化率;在水稻品種培育方面,目前在耐逆境和輕簡化品種培育等方面尚無明確的界定和規范,針對這些性狀,建議增加區試組別進行有針對性的篩選,為培育重大突破性品種奠定基礎。