[中國(guó)婦女報(bào)]從滿足吃飽到追求吃好
-18℃的低溫種子庫(kù)里保存著44.3余萬(wàn)份各類作物的種質(zhì)資源。 楊娜/攝
編者按
對(duì)國(guó)人來(lái)說(shuō),雜交水稻是個(gè)耳熟能詳?shù)拿~。倘若從20世紀(jì)70年代開(kāi)始推廣算起,雜交水稻伴隨我們走過(guò)了40年的風(fēng)雨歷程。其產(chǎn)量借助科技之手不斷創(chuàng)新高,為填飽國(guó)人肚子,雜交稻可謂勞苦功高。隨著科技的進(jìn)步,雜交稻的科技含量也在不斷創(chuàng)新,比如,口感和產(chǎn)量兼得在今天成為新的科研成果。從吃飽到吃好,水稻的求索路上,科技故事知多少?農(nóng)作物品種如何在實(shí)現(xiàn)“新舊更替”的過(guò)程中保證可持續(xù)發(fā)展?我們請(qǐng)來(lái)中國(guó)農(nóng)科院和國(guó)家種質(zhì)庫(kù)兩位專家為讀者做一簡(jiǎn)單科普。
民以食為天,食以稻為先。我國(guó)65%以上人口以稻米為主食。雜交水稻研發(fā)捷報(bào)頻傳、產(chǎn)量不斷提高,“雜交水稻之父”袁隆平獲頒“共和國(guó)勛章”、水稻遺傳學(xué)家盧永根事跡成為報(bào)章熱點(diǎn),對(duì)兩位國(guó)寶級(jí)的水稻院士的動(dòng)態(tài)追蹤,一時(shí)帶熱了水稻育種的相關(guān)話題。日前,中國(guó)婦女報(bào)·中國(guó)婦女網(wǎng)記者采訪了中國(guó)農(nóng)科院作物科學(xué)研究所水稻分子設(shè)計(jì)技術(shù)與應(yīng)用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)首席專家徐建龍研究員和國(guó)家種質(zhì)庫(kù)陳曉玲研究員。
產(chǎn)量功臣:解決吃飽問(wèn)題
當(dāng)前,中國(guó)的雜交水稻種植技術(shù)已經(jīng)從國(guó)內(nèi)推廣到亞非不少國(guó)家。那么,我國(guó)種植的水稻除了大家廣泛熟知的雜交水稻,還有其他品種嗎?
“現(xiàn)在種植的水稻有雜交稻和常規(guī)稻兩種。”徐建龍告訴記者,常規(guī)稻是可以留種的,也就是說(shuō),通過(guò)選育、提純保持本品種的特征特性不變,農(nóng)民頭一年種完可以留種下一年繼續(xù)種。雜交稻是將兩個(gè)常規(guī)水稻品種雜交(其中母本為不育系,父本為恢復(fù)系),由于雜交第一代優(yōu)勢(shì)很強(qiáng),每年都用它的第一代種子,但不宜再留種。如果雜交稻留種再種,性狀從第二代起會(huì)分離,“比如長(zhǎng)得高高矮矮、早熟遲熟都有;口感也會(huì)變化,出現(xiàn)有的好吃、有的不好吃的情況,并且產(chǎn)量總體也會(huì)下降。”
為什么要發(fā)展雜交水稻?徐建龍介紹,在推廣現(xiàn)代育種技術(shù)之前,老百姓種的叫農(nóng)家品種,是農(nóng)民自己選出來(lái)的品種,一般稻稈比較高,風(fēng)一來(lái)容易倒伏。其生育期長(zhǎng),一年只能種一季,產(chǎn)量低,一畝能產(chǎn)300斤~400斤左右。二十世紀(jì)六十年代采用雜交育種技術(shù),引進(jìn)矮稈基因?qū)⑥r(nóng)家稻從高稈變矮稈,育成稱之為“綠色革命”的半矮稈水稻品種,從而解決了容易倒伏的問(wèn)題。半矮稈品種就可以多施肥,因此產(chǎn)量高;其生育期也短,每年可以種早晚兩季。因此,從高稈到半矮稈,水稻產(chǎn)量每季大概提高了15%以上。同樣一塊地每年的總產(chǎn)量就提高很多。
“有一點(diǎn)需要強(qiáng)調(diào)一下,常規(guī)稻也是通過(guò)雜交技術(shù)來(lái)培育的,而雜交技術(shù)與雜交稻不是一個(gè)概念。雜交稻是利用雜種一代的品種,是將不育系作母本,與恢復(fù)系雜交制種產(chǎn)生的雜種用于生產(chǎn)。”徐建龍補(bǔ)充道,“而對(duì)常規(guī)稻而言,從高稈變半矮稈,其本身其實(shí)還是常規(guī)稻,只不過(guò)是通過(guò)雜交手段把高稈變?yōu)榘挕⒏胁∽優(yōu)榭共 ⒌彤a(chǎn)變?yōu)楦弋a(chǎn),育成優(yōu)良性狀比較多的一個(gè)品種。”徐建龍告訴記者,我國(guó)最早的矮稈水稻品種是農(nóng)民在田里選出來(lái)的,當(dāng)時(shí)雖然是矮株,但可能不抗病、產(chǎn)量不高,育種專家再通過(guò)找到抗病高產(chǎn)的品種與其雜交,將各種想要的優(yōu)良性狀集中到一個(gè)品種上去,便育成了更優(yōu)良的常規(guī)稻品種。
我國(guó)雜交稻的推廣從二十世紀(jì)七十年代開(kāi)始。到2015年左右,我國(guó)水稻種植面積約4.5億畝,雜交稻面積大概占了51%左右,常規(guī)稻種植面積大概49%。而現(xiàn)在雜交稻種植面積下降到了約2億畝,常規(guī)稻種植面積增加到了約2.4億畝左右。常規(guī)稻種植面積超過(guò)了雜交稻。“以前,提高糧食產(chǎn)量是首要任務(wù),雜交稻每畝產(chǎn)量大概比常規(guī)稻高15%~20%;解決了溫飽后,現(xiàn)在老百姓強(qiáng)調(diào)的是米質(zhì)和口感,目前的雜交稻總體上沒(méi)有常規(guī)稻好吃。加上近年來(lái)生產(chǎn)上大面積使用機(jī)械插秧和直播,每畝用種量大,使用常規(guī)稻要比雜交稻節(jié)省種子成本。所以,現(xiàn)在優(yōu)質(zhì)的常規(guī)稻種植面積在不斷增多。”徐建龍說(shuō)。
技術(shù)再進(jìn)步:雜交稻也可以育出好口感
稻米的好吃和產(chǎn)量真的不可兼得嗎?答案是令人高興的。雜交稻并沒(méi)有停留在不好吃的階段止步不前。目前,雜交稻通過(guò)育種專家的不斷改進(jìn),也有好吃的。比如廣西、廣東一帶就育成了不少谷粒細(xì)長(zhǎng)型、口感好的“絲苗米”。通常,好吃的雜交稻畝產(chǎn)量會(huì)比以前口感差的雜交稻低,但是比優(yōu)質(zhì)常規(guī)稻畝產(chǎn)量則要高。
水稻的優(yōu)質(zhì)、抗病、抗旱等性狀都是由其基因控制的,可以通過(guò)各種手段把好的基因轉(zhuǎn)移到同一個(gè)個(gè)體上去,培育出想要的理想品種。雜交是最常用的方法。“比如說(shuō),一種是‘好吃不抗病’的品種,另一種是‘抗病不好吃’的品種,將兩個(gè)品種種雜交,可以選出‘好吃又抗病’的品種。”徐建龍說(shuō)。針對(duì)那些容易將雜交技術(shù)與轉(zhuǎn)基因技術(shù)混淆的“科技小白”,他說(shuō),雜交水稻并不是轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品。“轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品是指水稻本身沒(méi)有這種基因,而把其他物種的功能基因?qū)нM(jìn)水稻里來(lái),是跨物種的。同為水稻但不同品種的水稻之間雜交不叫轉(zhuǎn)基因。”
“棄而不用”的作物品種,有專庫(kù)留存
通過(guò)育種技術(shù),農(nóng)作物品種不斷“新舊更替”,那么,原先的作物種子是不是因?yàn)椴辉俜N植而徹底“滅絕”了呢?其實(shí)不是這樣的。徐建龍告訴記者,以水稻為例,無(wú)論是農(nóng)民早期種植的農(nóng)家品種,還是變成矮稈以后的常規(guī)品種,“所有審定的品種,在國(guó)家種質(zhì)庫(kù)里都有留存。”
為了安全保存農(nóng)作物種質(zhì)資源,我國(guó)創(chuàng)建了以國(guó)家作物種質(zhì)庫(kù)(簡(jiǎn)稱“國(guó)家?guī)臁保楹诵牡拈L(zhǎng)期庫(kù)、復(fù)份庫(kù)、中期庫(kù)、種質(zhì)圃、原生境保護(hù)點(diǎn)相配套的種質(zhì)保存體系,包括國(guó)家種質(zhì)長(zhǎng)期庫(kù)1座、復(fù)份庫(kù)1座、中期庫(kù)10座、種質(zhì)圃43個(gè)、原生境保護(hù)點(diǎn)205個(gè)。保存2114個(gè)物種的農(nóng)作物種質(zhì)資源50萬(wàn)余份,位居世界第二。
國(guó)家?guī)煅芯繂T陳曉玲介紹,國(guó)家?guī)煊?986年建成,總建筑面積3200平方米。到目前為止,國(guó)家?guī)煲训蜏乇4嫠尽⑿←湣⒂衩住⒋蠖沟?74種作物(877個(gè)物種)44.3萬(wàn)余份資源,以試管苗方式保存菊芋、山藥、香蕉等40種無(wú)性繁殖作物(60個(gè)物種)資源537份,超低溫保存蘋(píng)果、桃、桑等17種無(wú)性繁殖作物(29個(gè)物種)資源623份。目前我國(guó)保存的作物種質(zhì)資源80%是本土資源。種子保存溫度-18℃,相對(duì)濕度<50%,種子初始發(fā)芽率≥85%,種子含水量5%~8%,在該條件下多數(shù)作物種子安全保存壽命可達(dá)50年以上。
那么,國(guó)家為什么花人力、物力、財(cái)力留存這些不種的種子呢?“保種。舉個(gè)例子來(lái)講,對(duì)于某個(gè)品種,如果農(nóng)民不再種了,也沒(méi)有收集保存,這個(gè)品種就永久消失了。而把種質(zhì)收集保存在種質(zhì)庫(kù)就保住了。這樣,在未來(lái)需要用到這個(gè)品種的時(shí)候,就可以在國(guó)家?guī)炖镎业健!标悤粤嵴f(shuō)。
國(guó)家?guī)煲牙塾?jì)向全國(guó)約1600多個(gè)單位提供了26萬(wàn)余份農(nóng)作物種質(zhì)資源。一個(gè)收集自云南德宏州芒市遮放鎮(zhèn)的地方水稻品種,名曰“毫秕”,其米飯香軟、冷不回生,是“遮放貢米”的一種。二十世紀(jì)六七十年代,隨著高產(chǎn)矮稈水稻大面積推廣,種毫秕的人越來(lái)越少,幾乎絕跡。“毫秕”種子則被國(guó)家種質(zhì)庫(kù)保存下來(lái)了。生產(chǎn)上已經(jīng)絕種40年后,經(jīng)從種質(zhì)庫(kù)引種,如今已形成了云南遮放地區(qū)優(yōu)質(zhì)稻米品牌。“如果40年前沒(méi)有收集入種質(zhì)庫(kù)保存,它可能就絕種了,今天就再也吃不到‘遮放貢米’的米飯。”陳曉玲說(shuō)。
“從育種科研的角度也需要留存這些種子。”徐建龍說(shuō)。因?yàn)椴煌钠贩N有不同的基因,好的基因需要通過(guò)鑒定才能發(fā)掘出來(lái)。“比如,一個(gè)品種有很好的抗病基因,沒(méi)發(fā)病時(shí),你看不出它有抗病基因。但是,如果把它拿到病區(qū)去種植,發(fā)現(xiàn)這個(gè)品種抗病,那我們就可以通過(guò)育種技術(shù)手段把這種抗病基因找出來(lái)。等到育種需要這種抗病基因時(shí)就利用起來(lái)了。”
陳曉玲介紹,現(xiàn)有國(guó)家?guī)煲扬柡停瑹o(wú)法滿足我國(guó)作物種質(zhì)資源事業(yè)發(fā)展的需求。今年2月動(dòng)工的國(guó)家作物種質(zhì)庫(kù)新庫(kù)正在施工中,新庫(kù)保存容量為150萬(wàn)份(低溫種子庫(kù)110萬(wàn)份、試管苗庫(kù)10萬(wàn)份、超低溫庫(kù)20萬(wàn)份、DNA庫(kù)10萬(wàn)份),將滿足今后50年全國(guó)作物育種、基礎(chǔ)研究、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等方面的需求。
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