[光明日報] 守護水稻的基因寶庫
1970年冬,一株從海南南紅農場發現的野生稻“野敗”,令“雜交水稻之父”袁隆平的團隊欣喜若狂,也由此掀開了雜交水稻研究嶄新的一頁。
這個已然廣為人知的故事,彰顯出野生稻作為水稻種質資源的重要價值。普通野生稻、疣粒野生稻、藥用野生稻……如今,在我國海南省三亞市崖州區,這些來自世界各地的野生稻種有了一個共同的新家——國家野生稻種質資源圃。這個全球最大的野生稻種質資源圃即將建成,將可活態保存野生稻4萬份,成為保障糧食安全的資源寶庫。近日,記者專程進行了探訪。
穿過一片黎族村寨,高大的熱帶樹木掩映下,國家野生稻種質資源圃映入眼簾。只見一塊塊水田整齊劃一,依次排開,一直延伸到視野的遠方。每塊田內所種稻種,或高大茂盛,或低矮匍匐,甚至還有一些宛若雜草。
“別看這些稻子不起眼,但可都不一般哪!”中國科學院院士、中國農業科學院作物科學研究所研究員錢前介紹,這座國家野生稻種質資源圃自2021年起開始籌建,面積180畝,規模全球最大。自建設之初,就開始保存野生稻,目前1萬多份野生稻資源入駐其中。
為什么要專門保存這么多種野生稻?“在人類長期的馴化和選育中,栽培水稻的遺傳基因會出現明顯的同質化,豐富性和多樣性變得匱乏。表面上看,它們的產量更高,甚至品質也更好,但長遠看,它們實際上缺乏應對風險的能力,也缺少大幅度提升的空間。比如某種新的病害,可能會給這些同質化嚴重的水稻帶來嚴重威脅。而野生稻經過幾千年自然環境的‘千錘百煉’,蘊含著更為豐富的遺傳基因,正好能夠成為水稻品種改良的資源庫?!卞X前說。
他舉了一個普通野生稻的例子。這種野生稻看起來匍匐在地,結的籽粒也不多,但在人類的栽培馴化中,普通野生稻漸漸被改良成了栽培種,直立了起來,結籽也變多了,但一些諸如抗病性的基因卻丟失了。后來,為了解決水稻的抗病問題,育種家又從普通野生稻中找回了其中的抗病基因,通過基因技術導入到栽培水稻中,由此,大大提高了水稻栽培種的抗病性,奠定了糧食穩產豐產的基礎。這正是野生稻的寶貴之處。同時,隨著人類活動增多、氣候變化等因素,自然界中的野生稻也在逐漸減少,有的甚至絕種消失,因此,一定要加強這類資源的調查和保存,搶救這些野生稻種。
那為何一定要活體保存?錢前介紹,我國是水稻原產國,從海南到廣西,從廣東到江西,野生稻資源十分豐富。在全球許多地方,也有各類品種豐富的野生稻。對這些野生稻的種子,當然要精心保存,也更容易保存。但從科學角度看來,和種子相比,活體野生稻的生物多樣性、遺傳基因豐富性等更佳,因此活體保存一直都是最好的保存方法。但這樣的保存方法也更為條件嚴苛,對氣候、保存環境等都有要求,這也正是在海南三亞建設國家野生稻種質資源圃的原因所在。
三亞崖州區氣候溫暖,四季如春,光熱條件獨特,可以成為保存野生稻資源的天然大溫室。在這里,野生稻種可以周年、永續生長,由此得到長久活體保存。中國農業科學院作物科學研究所研究員鄭曉明常年從事野生稻種質資源的搜集、保護和利用工作,她介紹,在這個資源圃中,每種野生稻都被單獨栽種在一片區域中,一些稻種還被種在特定容器里,由此方便進行標準化的數據采集記錄,也防止不同稻種之間的“串種”現象。
當前,氣候變化加劇,人類對于水稻抗性的要求更為強烈和多元化,例如耐旱、耐鹽堿等。錢前表示,利用野生稻中的寶貴基因,對于培育出更多具有這類抗性的水稻品種,未來空間很大。“育種的目標,是星辰大海。”他告訴記者,我國擁有10萬份左右的水稻種質資源,但鑒定完成的只有一小部分,還需要大量的基礎研究人才來做資源挖掘和利用,“我們希望把這里建成一個共享共建共用的平臺,實現高水平的合作,為育種家們鑒定和挖掘出更多優異基因,提供更好的育種材料。”
圖為國家野生稻種質資源圃模擬野生稻的生長環境進行品種保存。楊舒/攝
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