新華社南京11月1日電（記者屈婷張泉）在水稻起源之地，先進(jìn)的基因組技術(shù)可能將徹底改變這種古老作物的未來,。中國科學(xué)家如拼搭樂高積木般，將超高產(chǎn),、品質(zhì)改良和抗性提升等優(yōu)秀基因“模塊”“組裝”成了一種前所未見的超級水稻,。
10月31日，在江蘇省沭陽縣青伊湖農(nóng)場,，名為“嘉優(yōu)中科1號”的超級水稻迎來了豐收,。研究團(tuán)隊(duì)成員、中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物研究所副研究員劉貴富正緊張地指揮著稻田的收割和測產(chǎn),。
10月31日，在江蘇省沭陽縣青伊湖農(nóng)場,，中科院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所李家洋院士（左）,、劉貴富副研究員（右）等在查看嘉優(yōu)中科1號水稻生長情況。新華社記者金立旺攝
他希望畝產(chǎn)達(dá)到850公斤,，比當(dāng)?shù)卦耘嗟闹饕痉N產(chǎn)量高30%以上,。在自然種植的條件下，達(dá)到這一畝產(chǎn)目標(biāo)是巨大的挑戰(zhàn),。測產(chǎn)結(jié)果讓他喜出望外：不管是傳統(tǒng)手插秧,，還是更節(jié)約人力的直接播種，平均畝產(chǎn)都達(dá)到了900公斤以上,。
目前,，“嘉優(yōu)中科1號”正在各地大面積推廣。該研究課題負(fù)責(zé)人,、中科院院士李家洋說,，這一突破性技術(shù)育成的新稻種具有引領(lǐng)作用，對指導(dǎo)未來作物遺傳改良,、保障國家糧食安全具有重大戰(zhàn)略意義,。
“最關(guān)鍵”的基因
按當(dāng)?shù)剞r(nóng)時(shí)，“嘉優(yōu)中科1號”算一季中稻,，在此地試種頗有深意：雖然這種新水稻適宜在長江中下游地區(qū)種植,，但科學(xué)家特意將種植區(qū)域北移，以驗(yàn)證它在水稻生長期較短的地區(qū),，其優(yōu)點(diǎn)能否充分發(fā)揮,。
結(jié)果令人滿意：在寒流到來之前，它已和現(xiàn)有稻種相繼成熟,?？雌饋恚鼈冎旮哌m中,，葉片挺拔,，稻籽已然金黃，但莖稈還是青色，用行家的話說,，這樣能“抗早衰,、抗倒伏”。
“分子模塊設(shè)計(jì)”神奇在何處,？李家洋說,，在“分子模塊設(shè)計(jì)”育種技術(shù)下，培育水稻就像“設(shè)計(jì)一個(gè)工業(yè)產(chǎn)品”,。
10月31日，在江蘇省沭陽縣青伊湖農(nóng)場,，專家和工作人員正在實(shí)收測產(chǎn)嘉優(yōu)中科1號水稻,。新華社記者金立旺攝
劉貴富說，該方法的科學(xué)基礎(chǔ)是多數(shù)農(nóng)作物的經(jīng)濟(jì)性狀,，比如高產(chǎn),、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì),、高效等,，都受到多個(gè)基因的調(diào)控，并具有“模塊化”特性,?？茖W(xué)家通過解析這些基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制、彼此作用的模式,，可以將它們統(tǒng)籌“設(shè)計(jì)”在一起,，讓雜交、選種過程變得有目標(biāo),、可預(yù)見,，育種效率獲得“革命性”的提高。
“最讓我高興的是,，我們找到了最關(guān)鍵基因,。”李家洋說,，這種名為理想株型的分子模塊（IPA1-2D）可以讓株型更優(yōu)質(zhì),。“莖稈更粗壯，穗子大,、谷粒大,，這是高產(chǎn)最重要的性狀,?！?/p>
“跟轉(zhuǎn)基因無關(guān)”
當(dāng)前,，一個(gè)基因（技術(shù)）就意味著一個(gè)產(chǎn)業(yè)。在未來的農(nóng)業(yè)生物改良中,，相關(guān)基因和關(guān)鍵技術(shù)的突破將帶來難以估量的經(jīng)濟(jì)效益。
近年來,，歐洲、美國,、澳大利亞等國家紛紛出臺國家級研究計(jì)劃，在農(nóng)業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域展開競爭,。
中國政府高度重視農(nóng)業(yè)生物技術(shù)發(fā)展,。“嘉優(yōu)中科”系列新品種背后,，就是中國科學(xué)院13項(xiàng)戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（A類）之一“分子模塊設(shè)計(jì)育種創(chuàng)新體系”,，其定位是“解決關(guān)系國家長遠(yuǎn)發(fā)展的重大科技問題”,。
10月31日,，江蘇省沭陽縣青伊湖農(nóng)場嘉優(yōu)中科1號水稻示范田。新華社記者金立旺攝
李家洋說,，“分子模塊設(shè)計(jì)”育種技術(shù)與轉(zhuǎn)基因無關(guān)。因?yàn)?，它不存在基因剪輯，也沒有引入外來基因等,，而是在水稻天然基因里篩選“優(yōu)質(zhì)”基因，然后利用“分子模塊設(shè)計(jì)”育種技術(shù),，極大提高了育種精準(zhǔn)度和效率,。
劉貴富舉例說，在常規(guī)育種里,，雜交后的新稻株要等到在田里生長后,，科學(xué)家才能用肉眼“海選”出想要的性狀植株。但是現(xiàn)在,，哪怕還是青青的小苗,，只要做一次基因檢測,，就能“鎖定”想要的那一棵,。
“此外，轉(zhuǎn)基因技術(shù)主要是針對少數(shù)單基因控制的性狀改良,，難以培育針對復(fù)雜性狀改良的突破性新品種,。”劉貴富說,，“因此，新一代育種理論和技術(shù)體系是現(xiàn)代種業(yè)發(fā)展的迫切需求,?！?/p>
育種技術(shù)“升級換代”
長江中下游地區(qū)自古是中國水稻的主產(chǎn)區(qū)之一,?？脊抛C實(shí)，這里人們稻作的歷史可以追溯到1萬年前,，水稻的馴化和傳播正起源于此地,。如今，水稻的未來可能也將被中國人率先改寫,。
李家洋說,，“分子模塊設(shè)計(jì)”育種是世界作物遺傳改良領(lǐng)域最先進(jìn)的技術(shù),，這意味著“中國科學(xué)家已在現(xiàn)代育種理論研究方面躋身世界前列”。
20年來,，長江中下游主產(chǎn)區(qū)在高產(chǎn)栽培的條件下,，水稻產(chǎn)量進(jìn)入了一個(gè)緩慢增長期，存在著品質(zhì)較差,、抗病性弱、主栽種品種退化嚴(yán)重等問題,，由此也帶來了抗生素和農(nóng)藥濫用等一系列問題,。
劉貴富從事了30多年的田間育種工作,。在他看來，產(chǎn)量和早熟,、優(yōu)質(zhì),、抗病蟲等優(yōu)良性狀之間一直存在著很大矛盾,。而“分子模塊設(shè)計(jì)”育種可以精確改良缺點(diǎn),，聚合多個(gè)優(yōu)點(diǎn),，是育種技術(shù)的一次“升級換代”,。
10月31日，在江蘇省沭陽縣青伊湖農(nóng)場,，專家和工作人員正在實(shí)收測產(chǎn)嘉優(yōu)中科1號水稻,。新華社記者金立旺攝
那么，是否意味著傳統(tǒng)育種技術(shù)將要被替代了呢,？劉貴富說,，“分子模塊設(shè)計(jì)”育種技術(shù)目前還需要與傳統(tǒng)育種方法相結(jié)合，“比如在親本材料間雜交,、后期材料表型的鑒定等環(huán)節(jié),，兩者是共通的?！?/p>
在試種的過程中,，當(dāng)?shù)氐姆N糧大戶發(fā)現(xiàn)，與當(dāng)?shù)刂髟缘痉N相比,，“嘉優(yōu)中科1號”的生長周期稍有縮短或相仿,，產(chǎn)量明顯增加，但化肥和農(nóng)藥總量卻沒有增加,。
這是最讓劉貴富高興的事：“任何育種技術(shù)要保障糧食安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展,，歸根到底離不開農(nóng)民。只有農(nóng)民愿意種,、讓農(nóng)民獲得很好的經(jīng)濟(jì)效益,，這樣的新品種才有意義?！?/p>
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