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零的突破!中国双季早粳稻新品种选育成功

科学 | 感谢科技日报投递 2021-07-20 300

200亩的示范田里,金色稻浪翻滚,在机插秧、人工插秧、和抛秧四种栽培模式下,“中科发早粳1号”均表现优异,不仅产量创出新高,而且在苗期抗冷、抗旱,成熟期抗穗发芽等农艺性状中表现突出。

“这一新品种实现了我国双季早粳稻‘零的突破’,填补了双季早粳品种在我国水稻生产中的空白,这意味着,今后我们可以提前一个季度吃上好吃的新粳米了。”中国科学院院士、中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员李家洋满怀喜悦。

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李家洋院士(左)在上高县示范片查看水稻生长情况 新华社记者周密 摄

早粳稻新品种为主粮供应“端上第一碗饭”

我国是世界上水稻产量第一大国,共有13个省种植双季早稻,全部分布在南方低纬度地区。

根据2020年国家统计局公布的全国早稻生产数据,全国早稻播种面积7126万亩,全国早稻总产量546亿斤,全国早稻单产383公斤/亩。

然而,我国所有的双季早稻品种均为籼稻,目前国家设立的双季早稻品种审定组只有早籼组。早籼稻是在3月中下旬播种、7月中下旬收获的南方籼稻品种。早籼稻品种,尤其是长江中下游的品种由于整体品质较差,大部分作为储备粮或工业用粮使用。

“与早籼稻相比,生长在高纬度地区的粳稻品种具有抗逆性强、株型优、米质优、食味佳等明显优点。”李家洋说,加速培育优良双季早粳品种及其推广应用,可以极大地提高早稻米的品质和商业价值,不仅能为农民增加经济收入,同时可将我国优质新米的上架期提前2-3个月。

为此,李家洋院士团队利用分子精准设计育种技术,在培育双季早粳稻新品种方面取得重要突破。

2020年,他们培养的双季早粳新品种“中科发早粳1号”在江西高安县和浙江永康市的早稻品种比较试验及多点试验中,平均株高90厘米左右,平均每穗总粒数超110粒左右,结实率可达85%以上,千粒重26克左右,平均亩产在500公斤以上。

“不止如此,新品种抗逆性强,尤其苗期耐寒、后期抗穗发芽方面尤为突出,米外观品质优良,主要米质指标达到优质二级米标准。”李家洋说,如果将双季早籼稻品种改为双季早粳稻品种,可以将优质新米提前两至三个月上市,为我国主粮供应端上第一碗饭。

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专家现场试吃“中科发早粳1号”  图片来源:中科院遗传所

分子精准设计:“定制”一棵理想水稻不是梦

“中科发早粳1号”新种质为我国优质稻改良示范指出新的方向,具有重要科学意义和应用价值。新种质诞生的背后,蕴含着强大的技术支撑:“分子精准设计”育种。

用李家洋的话说,“分子精准设计”就像组装一台电脑。“想要什么样的水稻,把相关的水稻基因组合在一起,就可以培育出满足需要的种子。”

与常规育种技术相比,“分子精准设计”育种不仅克服了育种周期长、偶然性大和育种效率低下等缺点,还可以对当前品种的缺点进行精确改良,实现多个优良性状的聚合。

目前,李家洋院士团队先后订制了多个具备高产、优质、高效、高抗等诸多优良性状的“理想水稻”。他们创建的北方稻区的“中科发”系列水稻新品种和南方稻区的“嘉优中科”系列水稻新品种,均实现了高产优质多抗水稻的高效培育。

李家洋表示,“精准设计”水稻不仅有助于保障国家的粮食安全,还有助满足“众口难调”的个性化需求。中国地域辽阔,生态环境和消费喜好差异大,所需水稻品种也各不相同。

当前,李家洋和团队正在尝试“定制”针对特殊人群的稻米,如针对糖尿病人的高抗性淀粉稻米,以满足个性化需求。

“我觉得我国的水稻育种研究目前在国际上处于第一方阵。”李家洋自豪地说。但他同时表示,挑战犹存。尽管目前水稻育种材料聚集了大部分优良性状,但仍然需要升级与完善。同时,由于我国目前尚未对基因编辑育种建立相关标准,对农作物的精准设计仍然只是处于第一阶段而无法实现其在生产上的应用。


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