從創(chuàng)制材料到育種、制種 一粒水稻良種是這樣育成的

一粒水稻良種是這樣育成的(一線調(diào)研)

本報(bào)記者 周亞軍

《 人民日?qǐng)?bào) 》( 2023年02月07日 第 06 版)

2022年4月，習(xí)近平總書(shū)記到海南考察，來(lái)到國(guó)家南繁科研育種基地的“大腦”——三亞市崖州灣種子實(shí)驗(yàn)室?？倳?shū)記說(shuō)：“只有用自己的手攥緊中國(guó)種子，才能端穩(wěn)中國(guó)飯碗，才能實(shí)現(xiàn)糧食安全?！?/p>

南繁，大批農(nóng)業(yè)工作者周而復(fù)始的遷徙之旅。每年9月到翌年5月，他們從各地來(lái)到海南，利用這里獨(dú)特的熱帶氣候條件，開(kāi)展作物種子繁育等一系列科研活動(dòng)，“南繁”之名由此而來(lái)。

眼下，正是南繁時(shí)節(jié)。讓我們跟隨一粒水稻種子，去觀察從創(chuàng)制材料到育種、制種，它將會(huì)經(jīng)歷怎樣的成長(zhǎng)歷程。

取樣——海南三亞

10年辛苦才出一個(gè)好品種

有的剛剛播種還是秧苗，有的綠油油在抽穗，還有的已經(jīng)金燦燦待收割了——走進(jìn)中種集團(tuán)三亞南繁基地，你可以一睹各個(gè)生長(zhǎng)階段的水稻。

“海南的優(yōu)勢(shì)是光溫資源充足，我們?cè)谶@里每一兩個(gè)月就要播種一次?！敝蟹N集團(tuán)水稻育種助理石義濤是莊稼地里的好把式，“農(nóng)民會(huì)的，我們都會(huì);農(nóng)民不會(huì)的，我們也懂?！?/p>

一年的工夫，他像照顧小孩一樣守著試驗(yàn)田，寬寬的臉龐曬成了古銅色?！懊刻烨跐菜?xì)觀察，防螺防鳥(niǎo)防老鼠。就想讓每株苗都發(fā)芽，茁壯成長(zhǎng)?！笔x濤說(shuō)。

風(fēng)大、雨大、太陽(yáng)大，這是南繁人對(duì)當(dāng)?shù)貧夂虻母爬ā?/p>

烈日下播種，有時(shí)，半天工夫要躲四五次雨。每逢下雨，石義濤都提心吊膽：苗小的時(shí)候，怕大雨一來(lái)，把營(yíng)養(yǎng)土沖起來(lái)，把苗給沖走了;水稻長(zhǎng)一點(diǎn)，趕上臺(tái)風(fēng)，田里積水60多厘米，就剩個(gè)穗頭在水面，頂風(fēng)冒雨一次次蹚水排澇，“危險(xiǎn)不怕，啥都沒(méi)有保住苗重要?！?/p>

試驗(yàn)田一角，鐵皮圍擋深深扎進(jìn)土里，一小塊稻田受到了特別照顧?！皩ｉT防鼠的，怕啃材料?！笔x濤輕輕拉開(kāi)鐵皮小門，走過(guò)一段田埂，翠綠挺拔的秧苗映入眼簾。

“這些是導(dǎo)入低鎘基因的育種材料R1607，已經(jīng)是分蘗期了。”石義濤說(shuō)著弓下身，用鑷子取下一片片葉片，長(zhǎng)約1厘米，小心放到深孔板里，“希望一次取樣就能成功。”

從2021年夏天到現(xiàn)在，這批材料已在海南連續(xù)種了三季，加上2020年冬天在海南的一季、2021年初在湖北的一季，兩年多時(shí)間不斷雜交、回交、自交，已經(jīng)5代。實(shí)驗(yàn)室初檢數(shù)據(jù)表明，低鎘基因的遺傳性狀已然在后代里顯現(xiàn)。

“如果復(fù)檢數(shù)據(jù)沒(méi)問(wèn)題，成熟以后就可以從這2000株里挑選長(zhǎng)勢(shì)最好、實(shí)驗(yàn)室基因數(shù)據(jù)最優(yōu)的一株試制種了。”石義濤說(shuō)。

就挑一株，會(huì)不會(huì)太少了?

“你可別小看它，結(jié)實(shí)率很高，一株也有一兩千粒，稻穗有半條胳膊那么長(zhǎng)。這也是水稻品種荃優(yōu)607受市場(chǎng)青睞的原因?！?/p>

“如果把荃優(yōu)607比喻成一個(gè)優(yōu)秀的‘寶寶’，那R1607就像一名出色的‘父親’?！敝蟹N集團(tuán)水稻測(cè)試總監(jiān)周華說(shuō)，R1607不僅聚合了8個(gè)稻瘟病抗性基因、3個(gè)抗倒伏基因，還聚合了紋枯病抗性、耐寒、耐淹、氮高效基因及17個(gè)產(chǎn)量基因。現(xiàn)在導(dǎo)入低鎘基因后，水稻即便在鎘含量超標(biāo)的田里種植，對(duì)鎘元素也是低吸附或者吸收不敏感。

育成荃優(yōu)607這樣的優(yōu)良品種，需要多久?

“從選育到審定品種，用了整整10年!”荃優(yōu)607的研發(fā)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、中種集團(tuán)水稻育種總監(jiān)鄭瑞豐說(shuō)，創(chuàng)制新材料不確定性很大，“先后做了52個(gè)雜交組合，最終只育成了R1607這一個(gè)。”

研發(fā)團(tuán)隊(duì)緊接著將導(dǎo)入抗白葉枯病基因、抗稻飛虱基因、香味基因等，不斷進(jìn)行升級(jí)改造，讓R1607成為全能冠軍，這樣“生”出來(lái)的“寶寶”會(huì)更優(yōu)秀。

育種最難的是什么?

鄭瑞豐這樣回答：表現(xiàn)“杠杠”的品種，放到其他地方試種，就可能出現(xiàn)一些意想不到的情況，比如不抗高溫，不抗低溫，有時(shí)候不抗倒伏，不抗某一種病，或者對(duì)某種氣候比較敏感，“這會(huì)讓之前所有的付出和投入都?xì)w零”。

前期研發(fā)，難是難，但心還不太懸著，一旦進(jìn)入大面積生產(chǎn)，心里的弦就繃得緊緊的，推廣面積越大，越擔(dān)憂?！叭绻r(nóng)民糧食歉收，我們會(huì)寢食難安的，收獲的時(shí)候，才會(huì)如釋重負(fù)?！编嵢鹭S說(shuō)。

檢測(cè)——湖北武漢

育種專家戴上“基因眼鏡”

湖北武漢市，中種集團(tuán)生命科學(xué)技術(shù)中心基因分型實(shí)驗(yàn)室，從三亞基地送來(lái)的低鎘樣本，終于迎來(lái)關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)——提取DNA遺傳物質(zhì)，進(jìn)行基因分析。

實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人張小波輕敲按鈕，震蕩儀、離心機(jī)、PCR儀器相繼運(yùn)行。數(shù)據(jù)顯示：差異位點(diǎn)的回復(fù)率是88.7%，全基因組水平的回復(fù)率達(dá)到97.5%。

這些數(shù)據(jù)意味著什么?“這說(shuō)明低鎘基因確實(shí)穩(wěn)定遺傳到了R1607的后代里，升級(jí)版的R1607成熟之后可以開(kāi)啟新的試制種流程?！睆埿〔ń忉?。

“育種過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)室與試驗(yàn)田緊密聯(lián)動(dòng)。”中種集團(tuán)科技中心技術(shù)平臺(tái)部副總監(jiān)葉榮建說(shuō)，低鎘基因?qū)牒蟮倪z傳表現(xiàn)靠經(jīng)驗(yàn)難以觀察，“鎘元素是不是吸附到水稻籽粒里面了，肉眼根本看不出來(lái)?！?/p>

“當(dāng)初創(chuàng)制R1607的時(shí)候，分子生物育種技術(shù)剛開(kāi)始，我們走的是傳統(tǒng)雜交育種結(jié)合分子育種輔助選擇的路子?，F(xiàn)在分子標(biāo)記做檢測(cè)、基因組育種技術(shù)已經(jīng)很普遍了，這就好比給育種專家戴上了一副能夠透視基因功能的眼鏡。”鄭瑞豐說(shuō)，未來(lái)的智能育種，依托人工智能、大數(shù)據(jù)、生物技術(shù)，將更高效更精準(zhǔn)。

當(dāng)然，這副“眼鏡”功能的強(qiáng)大，有賴于基礎(chǔ)研究的突破?！暗玩k基因?qū)胫詢赡甓嗑陀辛私Y(jié)果，是因?yàn)閷?duì)低鎘基因功能序列已十分清楚?！比~榮建介紹，水稻預(yù)測(cè)約有5萬(wàn)個(gè)基因，目前克隆并清楚功能的約4000個(gè)，一個(gè)基因的功能認(rèn)知可能要花費(fèi)好多年，未來(lái)的路還很漫長(zhǎng)。

“實(shí)驗(yàn)室不僅承擔(dān)檢測(cè)分析任務(wù)，也在探索基因奧秘?！狈N子管理員聶東明推開(kāi)厚重的安全門，保存著10多萬(wàn)份水稻材料的種質(zhì)資源庫(kù)呈現(xiàn)在眼前。在這里，4攝氏度的溫度下，種子進(jìn)入休眠狀態(tài)，可以安全儲(chǔ)存5—10年。

周華說(shuō)，種質(zhì)資源庫(kù)是創(chuàng)制育種材料的寶庫(kù)。當(dāng)年，袁隆平院士就是在三亞發(fā)現(xiàn)了野生水稻不育株“野敗”這一特殊材料，才實(shí)現(xiàn)了雜交水稻育種的突破。

R1607在抗稻瘟病上取得突破也有種質(zhì)資源庫(kù)的功勞?！爱?dāng)時(shí)，我們正對(duì)抗稻瘟病的技術(shù)進(jìn)行突破，聽(tīng)說(shuō)中科院發(fā)現(xiàn)了一個(gè)基因，抗性很強(qiáng)，但育種專家手頭沒(méi)有這個(gè)材料。我們就到種質(zhì)資源庫(kù)去搜索，竟然找到了原始材料?！编嵢鹭S介紹，用這個(gè)農(nóng)家品種去跟秈稻品種雜交、回交，育成了一系列含有抗稻瘟病基因的材料。

“自然界的東西如果丟了，未來(lái)你想用的時(shí)候，可能就找不到了。種質(zhì)資源庫(kù)的重要性，現(xiàn)在大家有了越來(lái)越深刻的體會(huì)?！编嵢鹭S說(shuō)，在還不清楚它的價(jià)值、沒(méi)有挖掘出種質(zhì)資源優(yōu)點(diǎn)優(yōu)勢(shì)的時(shí)候，就是一種源頭上的保護(hù)。

周華介紹，中種集團(tuán)與崖州灣種子實(shí)驗(yàn)室面向全國(guó)一流的科研院所和高校聯(lián)合發(fā)榜，產(chǎn)學(xué)研聯(lián)動(dòng)整合基因資源，僅水稻領(lǐng)域就有10多個(gè)課題。除了低鎘基因的進(jìn)一步合作研究，還有抗除草劑、抗稻曲病等方面的合作?！澳繕?biāo)是讓優(yōu)良的水稻品種渾身都是寶。”

制種——海南東方

制種1畝地能供100多畝大田用

“燕梅，扔把苗給我!”“好，接著!”符燕梅頭也不抬，一束青嫩的水稻秧苗脫手而出，飛過(guò)八九個(gè)躬身勞作的婦女，在水田上空劃出一道弧線，精準(zhǔn)“投送”到曾亞蓓身旁。

2月3日，海南東方市感城鎮(zhèn)，春節(jié)后制種水稻插秧已經(jīng)忙了一周多。村民們配合熟練，大田里插秧你追我趕，不時(shí)傳出陣陣歡聲笑語(yǔ)。

這樣忙碌歡快的場(chǎng)景，在制種過(guò)程中時(shí)常出現(xiàn)。整個(gè)制種過(guò)程，最吸引人的要數(shù)抽穗揚(yáng)花，也叫趕粉。

去年10月底，在這片田中，記者就目睹了一次趕粉的場(chǎng)景。天空放晴，溫度升高，稻田里的父本和母本材料開(kāi)花吐蕊，淡黃色的小花點(diǎn)綴著淺綠色的稻穗在微風(fēng)中輕輕搖曳。40米長(zhǎng)的繩子，呈一道弧線懸在稻穗上。兩名工人各執(zhí)一端，快步平行向前走，繩子所過(guò)之處，稻穗碰觸，雄蕊抖動(dòng)，花粉飄向母本雌蕊，霎時(shí)田間蕩起道道淺黃的粉霧。

海南農(nóng)樂(lè)南繁科技公司總經(jīng)理王仕明介紹：“育種是帶一包種子來(lái)，背一包種子回去。制種可不一樣，制種1畝地能供100多畝大田用?！?/p>

制種流程多，要倒排工期播種，讓父母本花期相遇。比如，荃優(yōu)607的父本播種到開(kāi)花需要100天，母本需要80天，所以父本要提前20天播種;之后不斷觀察葉期，分析花期，有時(shí)候還要通過(guò)水肥等進(jìn)行調(diào)節(jié)，確?；ㄆ谙嘤觥?/p>

“人工趕粉能提高雜交水稻的結(jié)實(shí)率?！蓖跏嗣鹘榻B，多年前，來(lái)自江西萍鄉(xiāng)市的“制種大軍”在海南曾有10萬(wàn)人之多。近些年，國(guó)家振興種業(yè)，萍鄉(xiāng)也出臺(tái)了制種大戶補(bǔ)貼疊加種糧補(bǔ)貼等舉措。受此鼓舞，不少在海南制種的江西農(nóng)民已返鄉(xiāng)發(fā)展。

“育秧插秧，抽穗授粉，收割曬種，選種包裝，我打小就會(huì)?！蓖跏嗣鞲篙叺胶Ｄ现品N已經(jīng)20多年了，皮膚曬得黑紅，講起話來(lái)慢條斯理。他所在的東方市2022年被認(rèn)定為國(guó)家級(jí)制種大縣，百萬(wàn)畝感恩平原土地肥沃，“冬季制種每年12月底開(kāi)始，第二年4、5月收種，剛好是長(zhǎng)江中下游地區(qū)下秧的時(shí)間?！?/p>

受地租和人工成本上升影響，海南水稻制種一直在西移，從最初的三亞市轉(zhuǎn)到樂(lè)東黎族自治縣，又轉(zhuǎn)向東方市。“東方每畝土地流轉(zhuǎn)年平均1300元，而在三亞早都超過(guò)了3500元?！蓖跏嗣髡f(shuō)。

2022年9月中下旬，當(dāng)中種農(nóng)業(yè)科技公司生產(chǎn)部副經(jīng)理文民操收到緊急任務(wù)，荃優(yōu)607海南制種面積從原來(lái)的六七千畝一下子提到2萬(wàn)畝以上時(shí)，他腦袋嗡嗡響，到哪去找生產(chǎn)商和生產(chǎn)基地呢?

中種實(shí)行訂單制，每年都會(huì)下計(jì)劃給遍布全國(guó)的生產(chǎn)商和專業(yè)隊(duì)伍。但冬季內(nèi)地農(nóng)時(shí)已過(guò)，難以制種;海南雖然可以制種，但又是冬季瓜菜季節(jié)，空地少，地租高，交種時(shí)間早，一時(shí)“搶基地”有些激烈。

多虧了王仕明多方聯(lián)絡(luò)，文民操僅用一個(gè)星期，6000畝地就達(dá)成意向，總算喘了口氣?！爸品N大縣支持生產(chǎn)加工倉(cāng)儲(chǔ)包裝物流一體化，政策利好下，我們同當(dāng)?shù)厣a(chǎn)商簽訂了生產(chǎn)供應(yīng)鏈一體化合作框架，就地生產(chǎn)就地包裝發(fā)往市場(chǎng)，賣不完的還可以就地儲(chǔ)存?！?/p>

一切努力都是值得的。

在長(zhǎng)江中下游，嘗到甜頭的農(nóng)戶，早早就惦記上了好種子。在湖北省棗陽(yáng)市吳店鎮(zhèn)施樓村，種糧大戶陳幫國(guó)種完冬小麥，三兩天就給吳店鎮(zhèn)的種子經(jīng)銷商邱云澤打次電話。

“好種子搶手啊!當(dāng)初試種荃優(yōu)607的時(shí)候，還是老邱找上門來(lái)推銷，他打了保票，說(shuō)種不好賠我產(chǎn)量。結(jié)果一畝地多打了兩三百斤稻谷，我高興地請(qǐng)老邱吃了飯!”陳幫國(guó)說(shuō)。

“前期打造樣板田展示，收割測(cè)產(chǎn)都請(qǐng)大戶去現(xiàn)場(chǎng)觀摩，讓更多農(nóng)戶看到品種對(duì)比優(yōu)勢(shì)。后期收集高產(chǎn)農(nóng)戶信息，制作宣傳海報(bào)，苗期到抽穗的時(shí)候，還組織看苗會(huì)，擴(kuò)大影響力?！闭f(shuō)起好種子的推廣經(jīng)驗(yàn)，中種集團(tuán)湖北區(qū)銷售副經(jīng)理王漢勇滔滔不絕。

希望的田野，季季接續(xù)，一粒良種的故事還將被不斷講述著。

本期策劃：殷新宇 吳 燕 程聚新