如今,中國的雜交水稻技術在世界稻米主產國得到廣泛使用,養活了全球10億以上人口。一大批農業科研工作者的辛勤耕耘,筑牢了我國糧食安全的基石。
水稻育種是一門實踐科學,研究水稻,不下地是不可能的。一直以來,我的工作都是“一半在田間,一半在實驗室”。
我們首先要從茫茫稻海中篩選出有特殊性狀的特異種質材料;然后,借助生物技術探尋這些性狀特殊水稻背后的基因,用分子生物學的方法解析它們的調控機理;最后創制新種質,為育種實踐提供理論指導和種質資源。我們研究的最終目的,是將這些優異的遺傳材料提供給全國乃至世界的同行。
2002年,世界首個水稻全基因組精細圖譜繪制完成,使得分子遺傳學的研究得以迅速開展,我們能夠用最新的技術分析最古老的水稻材料。
如果說,早年科學家對水稻的研究,更多的是看性狀、靠經驗,那么到了我們這一代,借助先進的基因檢測技術,可以做到“知其然亦知其所以然”。
我剛到中國水稻研究所工作時,喜歡挑選一些看起來“病懨懨”的、不怎么健康的水稻突變體做研究。常有人和我開玩笑:“小錢,人家都去研究又高又壯的水稻,怎么你凈挑這些奇形怪狀的‘殘疾’稻子?”
基因是不會說假話的,它們的不同等位類型,決定了水稻的“高”“矮”“胖”“瘦”,甚至是口感和品質。換句話說,一個品種產量高與低、口感好與壞、分蘗多與少,是由其內部攜帶的不同基因序列和差異表達調控決定的。
只有通過水稻性狀的差異表型甚至是極端性狀了解這些基因的功能和作用方式,才能預測它們對水稻農藝性狀的影響,進而培育具有最佳生長狀態的水稻新品種,這就是我一直堅持研究“病懨懨”的水稻的原因。
熟悉農作物的人都知道,分蘗既不是越多越好,也不是越少越好。只有分蘗恰到好處,水稻才能獲得最佳產量。正是因為1995年發現的一株僅有一個分蘗的水稻突變體,讓我們了解了分蘗機制,從而反過來控制水稻的分蘗數量,科學地增加水稻產量。
了解了水稻生長背后的機制,再有針對性地選育優良品種,將極大地加快選育速度,提高農民的種植收益,促進水稻產業健康持續發展。
當下我國已解決了高產問題,未來水稻育種的主攻方向及目標,是在保證糧食安全的基礎上,因地制宜培育優質、綠色、高抗的品種。
而今,隨著生活水平的不斷提升,好吃是老百姓最關心的水稻品質之一。
通常來說,秈稻株型好、產量高,對高溫的適應性更好,但稻米口感一般;粳稻耐寒、稻米口感好,但是產量相對低一些。
科學總是在進步的,人對科學的認知也是沒有止境的。我們通過基因研究,發現了25個決定水稻口感的淀粉代謝相關基因;同時,通過雜交技術,讓這些基因和高產量基因相結合,培育了基于“理想株型”的“嘉禾優”“嘉豐優”系列水稻新品種,具有“秈稻產量、粳稻品質”特性。這些稻米“顏值”高,體型修長、晶瑩剔透;口感軟硬適中;產量雖然比不上“超級水稻”,但遠高于普通的粳型常規稻品種。
長期研究證明,優質和高產在某種程度上存在一定的負相關性,這需要我們利用現代生物學技術深入研究優質和高產的關系,在二者之間尋找最佳平衡,并建立成熟的育種理論體系和完善的育種技術平臺,這也是我國未來水稻育種水平不斷提高的內在驅動力。
中國的雜交水稻事業發展到今天,我們不光要解決自己的吃飯問題,還要幫助解決全世界人民的吃飯問題。中國正在彰顯一個負責任大國的擔當,引領推動世界農業的發展。
(作者系中國科學院院士,本報記者馬愛平整理)