【2020年度國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎一等獎】轉(zhuǎn)型蝶變，水稻種質(zhì)“新世代”

本刊記者/ 俞靈琦

“水稻遺傳資源的創(chuàng)制保護(hù)和研究利用”所獲得的成功，促進(jìn)了行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與行業(yè)技術(shù)進(jìn)步，為我國農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。

民以食為天，水稻是我們餐桌上的“常駐嘉賓”之一。

眼下，水稻迎來了新成員— —節(jié)水抗旱稻。這是一種既具有水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)特性，又具有旱稻節(jié)水抗旱特性的新的水稻品種。

它是在水稻科技進(jìn)步的基礎(chǔ)上，引進(jìn)旱稻節(jié)水抗旱特性而育成的新品種。在灌溉條件下，其產(chǎn)量、米質(zhì)與水稻基本持平，但可大幅節(jié)水；在望天田，具有較好的抵抗干旱的能力（或基本具有旱稻品種的抗旱能力）。在栽培上，簡單易行，投入低，節(jié)能環(huán)保。

這種創(chuàng)新水稻品種的面世，無疑為我國農(nóng)業(yè)發(fā)展帶了“福音”。而這只是2020年度國家科技進(jìn)步獎一等獎項(xiàng)目— —“水稻遺傳資源的創(chuàng)制保護(hù)和研究利用”的成果之一。接下來，讓我們一同揭秘水稻種質(zhì)是如何“蛻變”的。

打破水稻育種壁壘，“資源節(jié)約、環(huán)境友好”

至20世紀(jì)中后期，我國水稻育種一直沒有大的進(jìn)展，一是水稻種質(zhì)資源利用效率低，品種遺傳基礎(chǔ)狹窄；二是品種存在高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)與抗病、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)與抗逆性等優(yōu)良性狀難以兼顧的矛盾；三是水稻生產(chǎn)耗水量大，化肥農(nóng)藥施用量增加。

針對這些問題，“水稻遺傳資源的創(chuàng)制保護(hù)和研究利用”項(xiàng)目組織成立了中國栽培稻分子育種協(xié)作組，在國家“863”“948”等重大、重點(diǎn)項(xiàng)目的資助下，歷時(shí)20余年，系統(tǒng)地進(jìn)行水稻遺傳資源的收集保存、研究評價(jià)和創(chuàng)新利用，在種質(zhì)資源保護(hù)和利用平臺的構(gòu)建、重要種質(zhì)的創(chuàng)制與共享利用、重要性狀的基因發(fā)掘與遺傳剖析以及適應(yīng)不同生態(tài)條件的水稻新品種的培育上取得重要進(jìn)展。

作為項(xiàng)目的第一完成人，上海市農(nóng)業(yè)生物基因中心研究員羅利軍表示，這個(gè)項(xiàng)目的總體思路是，首先在全球范圍內(nèi)搜集評價(jià)優(yōu)良的種質(zhì)資源，同時(shí)搭建一個(gè)高質(zhì)量的資源平臺?；诖?，一方面搜集優(yōu)異資源促進(jìn)共享利用，另一方面，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)加快自身的資源創(chuàng)新，深入研究和培育新品種。

此項(xiàng)目包含三項(xiàng)重大突破，分別為：構(gòu)建了水稻種質(zhì)資源保護(hù)與利用平臺,解決了我國水稻育種和基礎(chǔ)理論研究中遺傳資源缺乏問題；創(chuàng)建了基于群體測、回交與多親本導(dǎo)入系的有利基因挖掘技術(shù), 定位和克隆一批重要性狀基因，豐富了水稻遺傳育種的理論和方法；建立了基于擴(kuò)大遺傳基礎(chǔ)的種質(zhì)創(chuàng)新和品種選育技術(shù),解決了水稻育種中優(yōu)質(zhì)與高產(chǎn)、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)與節(jié)水抗旱等優(yōu)良性狀難以兼顧的難題。

其中，節(jié)水抗旱稻便是種質(zhì)創(chuàng)新和品種選育技術(shù)創(chuàng)新的成果之一。

“我們上海的團(tuán)隊(duì)通過聚合旱稻品種的抗旱性與水稻品種的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)特性，育成新的水稻品種，既能在旱田里種，也能在水田里種。在生產(chǎn)過程能大幅節(jié)水，因?yàn)橛盟疁p少，水稻種植造成的污染也就相應(yīng)減少，甲烷等溫室氣體排放也大幅減少，這對于資源節(jié)約、環(huán)境友好大有好處?！绷_利軍說。

羅利軍率領(lǐng)他的團(tuán)隊(duì)，先后育成常規(guī)節(jié)水抗旱稻W(wǎng)DR48、滬旱61和首個(gè)BT型節(jié)水抗旱不育系滬旱2A及其雜交組合旱優(yōu)8號。

據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，節(jié)水抗旱稻在不降低產(chǎn)量和米質(zhì)的前提下，其生產(chǎn)過程可少灌水53.3%，少施化肥47.7%，而且大幅度減少農(nóng)業(yè)面源污染，其中，總氮和總磷的排放分別減少69.0%和36.6%，農(nóng)藥減少80%以上，大幅度減少碳排放，實(shí)現(xiàn)了“資源節(jié)約、環(huán)境友好、農(nóng)田增值、農(nóng)民增收”的綠色農(nóng)業(yè)生產(chǎn)目標(biāo)。

羅利軍團(tuán)隊(duì)通過探索節(jié)水抗旱稻的遺傳與分子機(jī)制，同時(shí)利用抗旱資源與優(yōu)良水稻資源，育成以節(jié)水抗旱稻為代表的“少打農(nóng)藥、少施肥、節(jié)水抗旱、質(zhì)優(yōu)高產(chǎn)”的綠色超級水稻，在我國、亞洲、非洲及其他適宜地區(qū)推廣種植。

跨區(qū)合作，推動水稻產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級

在2020年國家科學(xué)技術(shù)獎27個(gè)通用項(xiàng)目中，有跨省合作單位的獲獎項(xiàng)目有25個(gè)，合作單位來自全國26個(gè)省級區(qū)域，呈現(xiàn)出“跨區(qū)域科技合作緊密”的特點(diǎn)，“水稻遺傳資源的創(chuàng)制保護(hù)和研究利用”項(xiàng)目正好契合了這一點(diǎn)。

該項(xiàng)目是由上海市農(nóng)業(yè)生物基因中心主持，聯(lián)合中國水稻研究所，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所，黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院綏化分院，吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所，安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所，浙江勿忘農(nóng)種業(yè)股份有限公司，上海天谷生物科技股份有限公司和云南金瑞種業(yè)有限公司等單位共同完成。

對于本次合作，羅利軍談道：“這次項(xiàng)目是一個(gè)大團(tuán)隊(duì)，因此首先要明確‘我們要干什么’，對于我國水稻面臨的一些痛點(diǎn)問題，需要由大團(tuán)隊(duì)共同解決。另外，要形成大團(tuán)隊(duì)，需要有項(xiàng)目的支持。在項(xiàng)目研發(fā)過程中，我非常感謝方方面面的支持，包含國家給予項(xiàng)目的支持，上海市財(cái)政、上海市科委和上海市農(nóng)業(yè)農(nóng)村委的支持。上海是一個(gè)適合創(chuàng)新的地方，在這里，我感受到對于創(chuàng)新的包容。”

在創(chuàng)新的道路上，羅利軍先后主持國家科技攻關(guān)專題，國家“863”“973”，國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)和上海市重大重點(diǎn)項(xiàng)目。同時(shí)他主持完成的“水稻抗旱基因資源挖掘與節(jié)水抗旱稻創(chuàng)制”獲2013年度國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎。

由于得到各方關(guān)注和扶持，作為公益性研究項(xiàng)目，“水稻遺傳資源的創(chuàng)制保護(hù)和研究利用”項(xiàng)目產(chǎn)生了顯著的成效和社會效益。

該項(xiàng)目在全國范圍內(nèi)分發(fā)利用優(yōu)異資源，育成的新品種在國內(nèi)累計(jì)推廣達(dá)11.9億畝，獲經(jīng)濟(jì)效益1680.6億元，在國外累計(jì)推廣4423.4萬畝。

從社會效益來看，該項(xiàng)目一方面顯著豐富了我國水稻遺傳資源，使我國稻種資源的保有量居世界首位；另一方面，豐富了水稻遺傳育種學(xué)的理論，促進(jìn)了作物科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，并為提高和穩(wěn)定我國水稻產(chǎn)量、提升稻米品質(zhì)做出了重要貢獻(xiàn)。

從對全球形成的影響來看，針對亞非國家生態(tài)條件選育了32個(gè)新品種，該項(xiàng)目在生產(chǎn)上推廣，產(chǎn)生了重要的國際影響，有助于國家“一帶一路”倡議的實(shí)施。

眼下，“資源節(jié)約、環(huán)境友好”是大勢所趨。中國在2020年正式提出，力爭于2030年前二氧化碳排放達(dá)到峰值、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)。“水稻遺傳資源的創(chuàng)制保護(hù)和研究利用”所獲得的成功，促進(jìn)了行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與行業(yè)技術(shù)進(jìn)步，為我國農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)，助力中國朝向?qū)崿F(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”的目標(biāo)邁出堅(jiān)實(shí)有力的一步。