“生長在雜草和泥濘中的野生稻，它們的資源、基因，終有一天會踏上茫茫太空，為探索星空的人們提供太空糧食。”
53年前，“雜交水稻之父”袁隆平團(tuán)隊(duì)，在海南三亞南紅農(nóng)場，發(fā)現(xiàn)了一株“野敗”野生稻，徹底打開了雜交水稻的大門，50年前，我國最早的雜交水稻培育成功。
50年過去，在我國南繁育種的核心區(qū)，海南三亞崖州灣，建起了一座全球最大的野生稻種質(zhì)資源圃，這里活體保存著1萬多份野生稻，有育種中應(yīng)用最廣的野生稻，也有來自地球另一端的野生稻。
9月14日，新京報記者實(shí)地探訪即將開圃的國家野生稻種質(zhì)資源圃，采訪了這座野生稻種質(zhì)圃建設(shè)的發(fā)起者中國科學(xué)院院士、中國農(nóng)科院作科所研究員錢前，以及長期從事野生稻搜集、保存和利用的中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所研究員鄭曉明。
9月14日，國家野生稻種質(zhì)資源圃，兩棟黎族風(fēng)格的小樓旁，是保存著1萬多份野生稻的資源圃。新京報記者 周懷宗 攝
雜交水稻，從一株野生稻開始
9月14日，海南三亞崖州區(qū)，一處普通的村莊外，兩棟帶有海南黎族風(fēng)格的小樓矗立在田野中，小樓后方，一片稻田被分割成大小不同的小塊，有些茂密高大，有些低矮匍匐，還有些光禿禿的，仿佛剛剛收割后的稻田，只留下短短一截稻茬……
這里不是普通的稻田，而是即將建成的國家野生稻種質(zhì)資源圃。錢前介紹，資源圃從2021年開始籌備建設(shè)，面積180畝，可以容納4萬份野生稻，是全球最大的野生稻種質(zhì)圃。自建設(shè)之初，就同步開始在這里保存野生稻，目前已經(jīng)活體保存了1萬多份野生稻資源。
中國是水稻的發(fā)源地，海南是水稻的故鄉(xiāng)之一，我國水稻育種中利用最多的“普通野生稻”，在海南就多有發(fā)現(xiàn)。
“普通野生稻”以“普通”為名，其實(shí)并不普通，錢前介紹，1970年，袁隆平和他的團(tuán)隊(duì)，在三亞南紅農(nóng)場的一處過水涵洞附近，找到了一株雄性不育的野生稻，踏出了雜交水稻最重要的一步，而當(dāng)時那株野生稻，正是普通野生稻。
9月14日，海南三亞國家野生稻種質(zhì)資源圃中的野生稻。新京報記者 周懷宗 攝
在中國雜交水稻的發(fā)展史中，野生稻是不可或缺的力量。錢前介紹，1971年，我國成立了雜交水稻協(xié)作組，由中國農(nóng)科院牽頭，組織全國專家，攻堅(jiān)克難，同時利用海南天然溫室的氣候，加代繁育，加快育種速度，在1973年，袁隆平先生率先成功育成了雜交水稻。“別人認(rèn)為做不成的事情，我們的前輩們做成了，是有組織科研的成就。雜交水稻和兩彈一星一樣，是我們這個國家的大國基石，為我們國家的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。”錢前說。
野稻家園，活體傳承了五千年
為什么水稻育種需要野生稻？錢前介紹，在人類長期的馴化和選育中，栽培水稻的遺傳基因會出現(xiàn)明顯的同質(zhì)化，豐富性和多樣性變得匱乏。表面上看，它們的產(chǎn)量更高，甚至品質(zhì)也更好，但長遠(yuǎn)看，它們實(shí)際上缺乏應(yīng)對風(fēng)險的能力，也缺少大幅度提升的空間。比如某種新的病蟲害，可能會給這些同質(zhì)化嚴(yán)重的水稻，帶來嚴(yán)重威脅。
野生稻中保存著許多珍貴的基因，是水稻育種的寶庫。新京報記者 周懷宗 攝
而野生稻長期生活在自然界，能夠繁衍至今，本身就有很多特殊的本領(lǐng)，比如普通野生稻，它是匍匐的，結(jié)實(shí)也不多，而且還有落粒的問題，在人類的馴化中，普通野生稻慢慢被馴化，變成了栽培種，從匍匐變成直立，從低產(chǎn)變成高產(chǎn)，但也有些本領(lǐng)丟掉了，比如它的抗病性。后來，科學(xué)家們從普通野生稻中找回了一個抗病基因，重新導(dǎo)入到栽培水稻中。
“野生稻是中國最古老的稻子，許多野生稻傳承了五千年以上，它們在自然界中經(jīng)歷風(fēng)吹雨打，在殘酷的物競天擇中生存了下來，必然有他們獨(dú)特的本領(lǐng)，而今天的育種家們，就是要找到這些獨(dú)特之處，變成現(xiàn)在育種的資源和材料。”錢前說。
從上世紀(jì)中葉開始，我國科學(xué)家就有意搜尋和收集野生稻，我國是水稻原產(chǎn)國，從海南到廣西，從廣東到江西，野生稻資源十分豐富。錢前介紹，我國在廣西、廣東和云南，分別建有野生稻種質(zhì)圃，同時在國家種質(zhì)資源庫中，還以種子的形式保存著10萬份水稻資源。
9月14日，中國科學(xué)院院士錢前在野生稻圃介紹，活體保存更難，但生物多樣性、遺傳基因豐富性更好。新京報記者 周懷宗 攝
“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好，因此活體保存一直都是最好的保存方法，但這種保存方法，受到很多條件的制約，要耗費(fèi)絕大的人力物力，還要面對很多不可抗的未知風(fēng)險，比如前些年南方的寒潮，使得不少野生稻死亡。”錢前說。
活體保存，要定期給水稻“理發(fā)”
在海南三亞，獨(dú)特的熱帶氣候，可以使野生稻永續(xù)生長，將外部因素的影響降到最低。
錢前介紹，野生稻種質(zhì)資源圃面積為180畝，其中又分為不同的功能區(qū)，有物種展示圃、鑒定評價圃、繁殖更新圃、資源保存圃、原生境模擬圃等。
在這座種質(zhì)圃中，野生稻可以實(shí)現(xiàn)周年生長，這也帶來了新的保存問題，“有些我們需要它的種子，就會收集一部分，有些不需要，只是保存資源，就會定期給它們‘理發(fā)’，將長高的野生稻剪短，過一段時間它們還會再長起來。”鄭曉明說。
9月16日，中國農(nóng)科院作科所研究員鄭曉明在野生稻圃，觀察野生稻保存情況。新京報記者 周懷宗 攝
除此之外，一部分野生稻還被種植在水泥池子中，記者看到，水泥池的地面鋪設(shè)了塑料網(wǎng)格，池中灌水，每一株野生稻都種在盆中，然后再放入水中，“通過根系繁殖，是許多野生稻都有的特點(diǎn)，它們的根在泥土中延伸，可能在某一個地方重新發(fā)出一株野生稻，所以我們要把它們種在盆里，防止這種情況的出現(xiàn)。”
鄭曉明常年從事野生稻種質(zhì)資源的搜集、保護(hù)和利用工作，圃中有許多材料，都是她搜集而來，她告訴記者，未來資源圃將實(shí)現(xiàn)全程智能化保存、管理、鑒定等。
“對野生稻的保護(hù)和研究，在原生地很難實(shí)現(xiàn)，尤其是很難實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)采集，而在這個資源圃中，我們提前做了相應(yīng)的設(shè)計(jì)和規(guī)劃，可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、智能化的數(shù)據(jù)采集，比如鑒定野生稻性狀、它們和環(huán)境的互相影響等。”鄭曉明說。
在這座全球最大的野生稻種質(zhì)資源圃中，還有一處特殊的地方，位于原生境模擬圃，原生境模擬圃完全模擬了野外環(huán)境，不加人工干預(yù)，任由野生稻和雜草一同生長，在這里，科學(xué)家們還模擬了袁隆平當(dāng)年發(fā)現(xiàn)雄性不育野生稻的環(huán)境，“當(dāng)年袁老先生的團(tuán)隊(duì)，在南紅農(nóng)場的一處過水涵洞附近，現(xiàn)在那個地方已經(jīng)不在了，所以我們模擬了當(dāng)年的環(huán)境，還特地建了一個小小的涵洞。”錢前說。
野生稻圃中，模擬了袁隆平團(tuán)隊(duì)當(dāng)年發(fā)現(xiàn)雄性不育野生稻的環(huán)境。新京報記者 周懷宗 攝
水稻故事，收韭菜一樣收稻米
數(shù)十年中，我國水稻育種技術(shù)不斷進(jìn)步，產(chǎn)量、品質(zhì)、風(fēng)味等不斷改進(jìn)，來自野生稻的基因功不可沒。不僅如此，以野生稻為基礎(chǔ)的育種，曾經(jīng)幾度挽救過水稻生產(chǎn)中的危局。
錢前介紹，1980年前后，稻瘟病普遍發(fā)生，雜交水稻種植面臨嚴(yán)重困局，當(dāng)時，中國科學(xué)院院士謝華安通過育種，利用野生稻的抗病基因，培育出了抗稻瘟病的豐產(chǎn)品種，當(dāng)時每年推廣面積超過1億畝，而我國水稻種植總面積才4.5億畝。
在海南陵水縣，有一種名為紅芒野生稻的野生資源，中國工程院院士朱英國以此為母本，育成了“紅蓮系列”水稻，是我國推廣面積最大的品種之一。
在今天，野生稻也在不斷地為科學(xué)家們提供新的資源。在云南，多年從事水稻育種的云南大學(xué)教授胡鳳益，利用一種來自非洲的野生稻，育成了多年生水稻新品種。
“多年生水稻，種一年，可以收四到五年，就像韭菜一樣，割了一茬，又長起來一茬。”錢前說，“這是一個突破性的成績，而多年生水稻利用的野生稻，就保存在這座資源圃中。”
野生稻本身并不起眼，但往往蘊(yùn)藏著珍貴的基因，等待人們?nèi)グl(fā)掘和利用。圖為9月14日，國家野生稻種質(zhì)資源圃中的一株野生稻。新京報記者 周懷宗 攝
隨著氣候變化的加劇，極端天氣頻繁來襲，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對品種的需求也在不斷變化，“野生稻經(jīng)歷了幾千年風(fēng)吹雨打，蘊(yùn)藏著很多人們想象不到的基因，比如耐旱的，2022年南方的旱情，使得我們不得不重視適應(yīng)南方的耐旱水稻品種選育。再如耐鹽堿水稻，當(dāng)前普遍的耐鹽堿水稻，只能耐千分之三左右的鹽堿度，未來還需要挖掘更好的耐鹽堿基因，選育更耐鹽堿的品種。”錢前說，“我國糧食需求仍然在不斷增長，開發(fā)鹽堿地，對保障糧食安全有重要的意義，而耐鹽堿水稻的選育，未來的空間還很大。”
科學(xué)育種，未來將是星辰大海
2022年，鄭曉明團(tuán)隊(duì)承擔(dān)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部“水稻種質(zhì)資源精準(zhǔn)鑒定”項(xiàng)目，到2023年，發(fā)掘出38份高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病、抗逆、適宜機(jī)械化種植、抗稻曲病的育種可利用優(yōu)異種質(zhì)。
在三亞的野生稻種質(zhì)圃中，高通量的表型鑒定正在逐漸成為現(xiàn)實(shí)，現(xiàn)代技術(shù)結(jié)合傳統(tǒng)的育種方式、千百年流傳的野生資源，會碰撞出怎樣的火花？
9月14日，錢前介紹，野生稻基因的挖掘還有巨大的空間，可以為未來育種提供更多的素材。新京報記者 周懷宗 攝
“袁隆平先生有兩個夢，一個是禾下乘涼夢，一個是雜交水稻全球夢。”錢前說，“如今，這兩個夢想都已經(jīng)接近實(shí)現(xiàn)，全球幾個重要的水稻生產(chǎn)國如越南、印度等，都在使用我們的雜交水稻技術(shù)。”
更多的年輕人走在雜交水稻的道路上，錢前介紹，在中國農(nóng)科院中國水稻所，有一批年輕的學(xué)者，正在研究如何固定雜種優(yōu)勢，把雜交水稻變成常規(guī)品種，“雜交水稻有雜種優(yōu)勢，但同時它的后代也很容易發(fā)生性狀分離，簡單來說，雜交種繼續(xù)繁衍，可能會出現(xiàn)快速退化的現(xiàn)象。而固定雜種優(yōu)勢，就是想辦法把這種優(yōu)勢固定下來，代代相傳。”
“在更長遠(yuǎn)的未來，育種的目標(biāo)，是星辰大海。”錢前說，“生長在雜草和泥濘中的野生稻，它們的資源、基因，終有一天會踏上茫茫太空，為探索星空的人們提供太空糧食。”
事實(shí)上，錢前研發(fā)的太空水稻小薇，就曾經(jīng)種植在這座野生稻圃中。小薇是一種超矮水稻，株高只有20厘米左右，開花結(jié)實(shí)，適合太空立體種植。
錢前（左一）和其他育種科學(xué)家在野生稻種質(zhì)資源圃前。新京報記者 周懷宗 攝
如何讓這座全球最大的野生稻種質(zhì)資源圃發(fā)揮更大的作用？
錢前認(rèn)為，資源、人才和平臺，可能都是未來需要加強(qiáng)的，“現(xiàn)在人們對農(nóng)業(yè)育種的重要性已經(jīng)有了普遍認(rèn)識，野生稻種質(zhì)圃也得到了很多關(guān)注，受到各個方面的重視，未來還需要進(jìn)一步加強(qiáng)人才隊(duì)伍的建設(shè)，我國有10萬份左右的水稻種質(zhì)資源，但鑒定完成的只有一小部分，還需要大量進(jìn)行基礎(chǔ)科研的人才，當(dāng)然，從政策上看，也要進(jìn)一步鼓勵人才從事基礎(chǔ)科研。同時，我們還希望把這里建成一個共享共建共用的平臺，實(shí)現(xiàn)高水平的合作，通過我們的工作，為育種家們鑒定和挖掘出更多優(yōu)異基因，為他們提供更好的育種材料。”
