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“小粒種”破解雜交水稻產業化之困

2022-11-25 09:36:46   來源: 科技日報 

11月23日,長沙,湖南省農科院雜交水稻研究中心二樓的辦公室里,主任唐文幫正專注地瞅著桌上并排放著的三捧谷粒。

“這里面有個創新品種,在種業市場里很火爆。”見到走進來的科技日報記者,唐文幫笑呵呵地指著其中一捧谷粒說。

仔細觀察,這捧谷粒的確與眾不同,個頭僅有另外兩捧的一半。

“不要小看它,它‘生’出的‘娃’可正常呢。”唐文幫介紹。

“小粒種,大粒稻”——就是這個不起眼的“小個子”品種,可以完美匹配我國現有“種情”,實現全程機械化制種與種植。在有效降低農戶用種成本的同時,它還能讓雜交水稻更高產、更優質。

降低用種成本,他打起“小”算盤

雜交水稻,被聯合國糧農組織列為解決發展中國家糧食短缺問題的首選技術。在以袁隆平院士為首的科研人員的不懈努力下,我國雜交水稻技術長期保持世界領先,種植面積也一度呈增長態勢。但近年來,雜交水稻種植面積開始“縮水”。

一方面,水稻種植方式正朝著規?;?、機械化快速轉型。輕簡化的栽培方式,使農田用種量增加了約3倍。另一方面,雜交稻制種仍沿襲傳統人力模式,跟不上種植全程機械化的節奏。

制種成本高,種植用種量不減反增,帶來了農民種植成本的較快增長,也成為制約雜交水稻面積擴大和可持續發展之困。要想解困,只能從降低制種成本、減少種植用種量兩個途徑入手。

2009年,唐文幫打起“小”算盤:研發一種可結出大粒稻谷的“小粒種”,既降低制種成本,又減少用種量。彼時,他還是湖南農業大學的一名教授。

“在我之前也有專家提出‘小粒種’設想,但他們設想的‘小粒種’,只比普通品種小一點。從產業化角度,我認為只有和普通品種大小有明顯區分,才能顯著降低用種量。”唐文幫說。

設想很豐滿,驗證很骨感。“小”到什么程度,團隊走了不少彎路。

最初,唐文幫一度認為種子越小越好。為找到“越小越好”的不育系(“母本”)材料,他們跑到全國各地去尋覓。

眾里尋“她”千百度,看“天色”覓得小粒不育系

尋常育種,都在大太陽下進行。對“小粒種”而言,太陽光線太烈反而不利于找到種質材料。于是,團隊每天第一件事,就是“看天色”。“逮”著陰天或下雨天,他們立刻全副武裝鉆到田地里。

終于,他們找到了一個賽一個“小”的不育系材料。普通雜交稻種子的千粒重(1000顆種子的重量)約為25—26克。唐文幫團隊找到的最小不育系種質資源,千粒重僅有7—8克。

但經過兩三年的探索和實踐,他們發現,“完美千粒重”并非越小越好,而應在13到15克之間。

“現在不管什么品種,我瞅一眼就能估摸出它們的‘千粒重’,但當時卻很艱難。”唐文幫回憶。每年,團隊要完成上萬份育種材料的搜集,并對它們逐一進行千粒重測量。方法“簡單粗暴”:憑人工,從每份材料中數出一千顆種子,再稱重記錄。“十幾個人同時干,都要花一個多月,這個過程很痛苦,甚至有點‘不堪回首’。”

在這種枯燥無味的“往復”中,唐文幫遇到了“粒形特別漂亮”的“她”——“2014年10月,我們在云南保山尋到了‘她’?;趯?lsquo;她’的遺傳改良,我們培育了第一個小粒兩系不育系。”

制種機械化,幫母本“找對象”

傳統雜交稻制種,采用“一行父本間隔8—10行母本”的人工種植方式。“小粒種”要實現機械化混播混收(即父本母本混合播種,育成的種子與父本混合收割)的目標,就只有在它與其父本存在個體上大小的顯著差異時,才能實現。因此,它的“親爹”只能是“大個兒”。

“大部分普通種子的父本,有現成的材料資源。但‘小粒種’只能根據每個母本的特點,為她單獨‘培育對象’。所以,創制父本是研究中的另一難點。”唐文幫說。

2019年,團隊培育出的第一個“小粒種”雜交稻品種通過國家審定。這期間,他們還發明了基于粒厚的機械分選技術,研制了專業分選機械,完成了制種機械化過程里的“機械”研究。

通過創立小粒型不育系高效制種新體系,團隊開辟了雜交水稻全程機械化制種新途徑。與傳統制種方式相比,“小粒種”制種效益提高了36.3%以上。

截至目前,項目成果累計示范推廣323.5萬畝。按每畝節省用種成本37.5元計算,共計節約1.21億元,助力增產稻谷9453.9萬公斤,新增社會效益3.76億元。

降低種植難度,給“小粒種”穿上“糖衣”

“小粒種”在產業化中,有著肉眼可見的優勢:制種全程機械化,有效降低了制種成本;大小僅為普通種的一半左右,增加了一倍“繁殖系數”(一斤種子可繁殖的苗數)。普通種子發芽成苗率80%左右即達標,“小粒種”成苗率高達90%。

可這還不夠完美。為進一步降低種植難度,唐文幫聯合廣東農科院專家,為種子“穿”上了“糖衣”:將種子與肥料、病蟲防治、除草藥物等混合制造成“丸粒”。如此一來,在種植更為“傻瓜化”的同時,還比常規種植方式更節約藥物成本及人工費用。

不久前,唐文幫在線上參加了在聯合國糧農組織首屆全球可持續植物生產大會。在這場聚焦全球可持續植物生產戰略方向和技術發展經驗的盛會上,他分享了《雜交水稻與全球糧食安全》的專題報告。

我國雜交水稻的創新思維,又一次引發了全球專家的廣泛討論。

“黨的二十大報告強調,確保中國人的飯碗牢牢端在自己手中。只有用自己的手攥緊中國種子,才能端穩中國飯碗,才能實現糧食安全。”談起下一步的打算,唐文幫說,“我們的研究,要始終朝著這個目標前進!”

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