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“极端天气”下,中国人也能“端稳饭碗”!上海农业首获国家科技一等奖

作者:沈湫莎   文章来源: 文汇   发布日期: 2021-11-05 13:13:04   浏览次数:0

安徽省阜南县王家坝闸被誉为“千里淮河第一闸”。今年7月20日,按照国家防总命令,王家坝闸第16次开闸泄洪,洪水汹涌奔向蒙洼蓄洪区。没想到,当洪水退去,节水抗旱稻旱优73却“浴水重生”,从近地面处再生出新的茎干。经现场测算,这片稻田亩产达到373公斤。

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极端干旱试验。

节水抗旱稻出自上海市农业生物基因中心,它在保证产量和口感的基础上,实现了种植过程的节水、节肥、节药。20年来,中心首席科学家罗利军带领团队进安徽、走湖北、下广西、入浙江,寻找在“望天田”里也能高产的稻种。凭借“水稻遗传资源的创制保护与研究利用”,该团队今天(11月3日)获得2020年度国家科技进步奖一等奖。这也是自国家科技奖设立以来,上海首次获得农业领域的一等奖。

从深山里的旱稻身上,找回水稻祖先的“耐渴”基因

民以食为天,水稻关系着中国人的粮食安全。“水稻离不开水,想要高产,充足的灌溉不可少。”罗利军深知,不是所有地区都能支撑“泡着”种水稻。

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上海市农业生物基因中心首席科学家罗利军

翻开水稻的“家谱”,罗利军发现“爱水”并非水稻的天性,它的“祖先”野生稻曾有水生和旱生的双重属性,只不过产量低下。如果将水稻的抗旱属性重新唤醒,也许有望以稳产实现增产。

事实上,在全国占比70%的中低产田,因为缺水少肥,亩产量保持在400至500公斤。如果能选育出一种“耐渴”水稻,那些常因干旱而严重减产甚至颗粒无收的稻田就能实现稳产。

罗利军告诉记者,新中国成立以来,水稻种源发生过两次重大突破:第一次是上世纪50年代,由高杆变为矮杆;第二次是上世纪70年代,由常规稻变为杂交稻。两次突破极大提升了水稻的亩产量,而一代代的人工驯化,也让保留有野生稻“耐渴”基因的种源越来越稀少。

为了唤醒水稻的“耐渴”基因,罗利军与团队专挑人迹罕至的深山老林去寻找野生稻的踪迹。寒暑易节,风雨更替,2003年,团队育成了世界上第一个节水抗旱稻不育系“沪旱1A”,在全球实现了“零的突破”。

打造自有“种子方舟”,水稻遗传资源量全球第一

种质资源是农业的“芯片”,也是新品种的源头。然而,在当年的市农科院,手上的种源相当有限。

“一定要建立自己的水稻种质资源库。”罗利军暗下决心。一方面他与团队有意识地四处收集资源,同时积极向政府建言。2000年,上海农业生物基因库作为上海市重大建设项目开工。目前,这一“种子方舟”内保存了93个科360个种共23万份种质资源,水稻遗传资源数量全球第一。

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沪旱61

基于这20多万份种质资源,罗利军带领团队构建了源于26个国家的水稻分子育种骨干亲本群体;创制了我国主要稻作区主栽品种遗传背景的多亲本导入系40000余份,用于高产优质多抗基因挖掘的遗传作图群体60个。他们还建立了基于扩大遗传基础的种质创新和品种选育技术,解决了水稻育种中优质与高产、高产优质与节水抗旱等优良性状难以兼顾的难题。

“种子方舟”还是一个开放共享的资源平台。建成至今,该基因库实现资源共享利用8万余份次,提供的资源育成327个新品种,育成的新品种在国内累计推广达11.9亿亩,实现经济效益1680.6亿元。在国外累计推广4423.4万亩。

罗利军至今仍保持着到乡野收集种子的习惯,而每当新一代杂交水稻诞生,或是市农科院专家向同行要到了新品种,就是种子库迎来“新居民”的时候。

减少90%碳排放,走绿色可持续农业发展之路

在“碳达峰”“碳中和”的背景下,节水抗旱稻的“减排”属性越来越受到关注。

水稻种植过程中会产生大量甲烷,据测算,我国农业排放的温室气体约占全国总排放量的11%。想要减少稻田“排气”,就要减少水稻与水的接触时间,节水抗旱稻正好满足这一要求。以“旱优73”为例,只要保证在出苗、分蘖、孕穗灌浆三个阶段灌溉三次“跑马水”,就能保证亩产量达600公斤以上;如果实在没有灌溉条件,亩产也能达到400斤左右。甲烷产生的温室效应是二氧化碳的25倍,以此换算,相同面积的节水抗旱稻比传统水稻减少90%的碳排放。

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节水抗旱稻与水稻在相同环境下做对比试验,节水抗旱稻表现抢眼。

2019年,市农科院生态环境保护研究所研究员周胜将此品种作为全球农业减排方案,申请欧盟的“地平线2020”节能减排科研计划,项目负责人、芬兰自然资源研究院研究员艾伦看到后,立马眼前一亮。他说:“在所有方案中,你们的方案是最简单,也是最适合大面积推广的。”

当前,全球极端天气频发,易种稳产的节水抗旱稻不仅受到全国“追捧”,还在“一带一路”沿线国家“扎下了根”——只要第一年在某地撒下一把种子,接下来种植面积就会成倍增长。在农民眼中,种植上海选育的节水抗旱稻,犹如买了一款农业保险,旱涝保收。

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以种质资源为抓手,罗利军团队走出了一条立足上海、服务全国乃至全球的农业科技创新之路。

 

转自wenhui.whb.cn/zhuzhanapp/kjwz/20211103/431927.html