篩選優異種質資源 造就節水抗旱的“稻堅強”

馬愛平

2020年夏天，按照國家防總命令，安徽省阜南縣王家壩閘第16次開閘泄洪，洪水洶涌奔向蒙洼蓄洪區。當時水沒到腰，蓄洪區內種的蕎麥、蘿卜都死了，稻子還沒有抽穗，全淹壞了。但令人驚訝的是，洪水退去之后，蒙洼蓄洪區內一批節水抗旱稻旱優73卻“浴水重生”，從近地面處生出新的莖干，長勢良好，當地群眾喜出望外地稱它們為“稻堅強”。“浴水重生”的旱優73，正是出生于水稻遺傳資源的創制保護和研究利用項目。

上海市農業生物基因中心羅利軍研究團隊聯合國內多家科研機構共同完成的水稻遺傳資源的創制保護和研究利用項目，為水稻種植開辟了新思路，該項目獲得2020年度國家科技進步獎一等獎。

讓高產優質與節水抗旱相結合

20世紀中后期，我國水稻育種一直沒有大的突破，稻種資源利用效率低，育成品種遺傳基礎狹窄，育種中存在高產與優質、高產與抗病、高產優質與抗逆性差等矛盾。

水稻遺傳資源的創制保護和研究利用項目，針對這些問題進行了系統的水稻遺傳資源的收集保存、研究評價和創新利用。項目牽頭人、上海市農業生物基因中心首席科學家、研究員羅利軍介紹，項目目標一是要建立國際一流的水稻種質資源保護與利用體系；二是進行優異種質資源的鑒定與重要種質的創新；三是進行重要性狀的基因發掘與遺傳剖析；四是構建基于擴大遺傳基礎的新品種培育技術，培育突破性新品種的培育。

創制高產優質與節水抗旱相結合的新種質是項目最大的難點。經過近60年的努力，我國以產量為導向的水稻育種取得了顯著的成就，產量潛力大幅度提高，稻米品質也得到了改善，但是水稻品種對淡水的依賴性太強，導致水稻生產耗水量占總用水量的50%左右。

“種植優良品種是實現水稻高產穩產的基礎。20世紀50年代的矮稈水稻和70年代的雜交水稻品種的選育與推廣，使我國水稻產量實現了兩次重大的突破。如何在此基礎上解決我國水稻種質資源利用效率低、品種遺傳基礎狹窄、耗水量大、化肥農藥施用量增加等問題，是我國農業科技領域在20世紀后期亟待突破的幾大難題。”羅利軍說。

安全保存遺傳資源20余萬份

迄今為止，項目取得多項顯著突破，我國到底有多少水稻種植資源呢？羅利軍介紹，項目構建了水稻育種與基礎研究的遺傳資源平臺，解決了我國水稻育種和基礎理論研究中遺傳資源缺乏問題，建立了資源保護和利用體系，安全保存遺傳資源20余萬份；鑒定出一批重要優異資源并被廣泛利用，克隆了一批重要基因，育成327個新品種。

其次，項目建立了基于擴大遺傳基礎的種質創新和品種選育技術，解決了我國秈型雜交稻米質欠佳、優質與高產、高產優質與節水抗旱的矛盾等問題。項目育成的綏粳18，是我國近3年推廣面積最大的品種。中浙優8號、滬旱61、吉粳809等則在優質高產、節水抗旱和氮肥高效利用等方面表現突出。

“節水抗旱稻既可以像水稻一樣在水田節水栽培，又可以像小麥一樣在旱地種植。”羅利軍介紹，項目篩選鑒定了一批節水抗旱種質資源，實現了水稻高產優質與旱稻節水抗旱優良特性的完美整合，選育出一批節水抗旱稻新品種，與目前大面積推廣的水稻品種相比，在不降低產量的前提下，其生產過程可少灌水53.3%，少施化肥47.7%，而且大幅度地減少農業面源污染，其中，總氮和總磷的排放分別減少69.0%和36.6%，農藥減少80%以上。實現了“資源節約、環境友好、農田增值、農民增收”的綠色農業生產目標。

除此以外，項目創建了基于群體測、回交與多親本導入系的有利基因挖掘技術，定位1926個主效數量性狀基因座（QTL），并基于此控制水稻產量、抗旱、耐鹽、抗病等重要目標性狀；發表論文269篇，其中SCI論文共被引用5041次，豐富了水稻遺傳育種的理論和方法。

育成品種在全國大范圍推廣

令人敬佩的是，該項目向全國大專院校、研究院所和種業公司分發資源共計8萬余份，并通過資源共享育成327個品種。這些品種累計推廣面積達11.9億畝，共獲經濟效益1680.6億元。推廣區域覆蓋東北、長江中下游、華南和西南稻區。其中，綏粳2018年推廣面積超過1000萬畝。

“項目為提高和穩定我國水稻產量、提升稻米品質作出了重要貢獻，有助于鄉村振興和精準脫貧。項目育成的品種適應性強，在全國范圍內大面積推廣。優良品種特別是米質優的品種的推廣，有益于農民增收，提高消費者的生活水平，如早玉香粳、云恢290等已成為品牌優質米，深受消費者和市場歡迎。”羅利軍說。

此外，該項目為我國農業綠色發展作出了重要貢獻，有助于“資源節約、環境友好”型農業產業體系的建設，促進了行業結構調整與行業技術進步。項目育成的品種抗病性增強、氮肥利用效率高，大幅降低農藥和化肥施用。節水抗旱稻還大幅減少淡水灌溉，大幅減少面源污染和甲烷排放，對當前農業供給側結構改革具有重要的價值。