新華社南京11月1日電（記者屈婷張泉）在水稻起源之地,，先進的基因組技術可能將徹底改變這種古老作物的未來。中國科學家如拼搭樂高積木般,，將超高產,、品質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場,，名為“嘉優(yōu)中科1號”的超級水稻迎來了豐收,。研究團隊成員、中國科學院遺傳與發(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,。
10月31日,，在江蘇省沭陽縣青伊湖農場,，中科院遺傳與發(fā)育生物學研究所李家洋院士（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
他希望畝產達到850公斤,，比當?shù)卦耘嗟闹饕痉N產量高30%以上。在自然種植的條件下,，達到這一畝產目標是巨大的挑戰(zhàn),。測產結果讓他喜出望外：不管是傳統(tǒng)手插秧，還是更節(jié)約人力的直接播種,，平均畝產都達到了900公斤以上,。
目前，“嘉優(yōu)中科1號”正在各地大面積推廣,。該研究課題負責人,、中科院院士李家洋說，這一突破性技術育成的新稻種具有引領作用,，對指導未來作物遺傳改良,、保障國家糧食安全具有重大戰(zhàn)略意義。
“最關鍵”的基因
按當?shù)剞r時,，“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,，但科學家特意將種植區(qū)域北移,，以驗證它在水稻生長期較短的地區(qū)，其優(yōu)點能否充分發(fā)揮,。
結果令人滿意：在寒流到來之前,，它已和現(xiàn)有稻種相繼成熟,。看起來,，它們株高適中,，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”,。
“分子模塊設計”神奇在何處？李家洋說,，在“分子模塊設計”育種技術下,，培育水稻就像“設計一個工業(yè)產品”。
10月31日,，在江蘇省沭陽縣青伊湖農場,，專家和工作人員正在實收測產嘉優(yōu)中科1號水稻。新華社記者金立旺攝
劉貴富說,，該方法的科學基礎是多數(shù)農作物的經(jīng)濟性狀,，比如高產、穩(wěn)產,、優(yōu)質,、高效等，都受到多個基因的調控,，并具有“模塊化”特性,。科學家通過解析這些基因表達調控機制,、彼此作用的模式,，可以將它們統(tǒng)籌“設計”在一起，讓雜交,、選種過程變得有目標,、可預見，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,。“莖稈更粗壯,，穗子大,、谷粒大，這是高產最重要的性狀,?！?/p>
“跟轉基因無關”
當前，一個基因（技術）就意味著一個產業(yè),。在未來的農業(yè)生物改良中,，相關基因和關鍵技術的突破將帶來難以估量的經(jīng)濟效益。
近年來,，歐洲,、美國、澳大利亞等國家紛紛出臺國家級研究計劃,，在農業(yè)生物技術領域展開競爭,。
中國政府高度重視農業(yè)生物技術發(fā)展?！凹蝺?yōu)中科”系列新品種背后,，就是中國科學院13項戰(zhàn)略性先導科技專項（A類）之一“分子模塊設計育種創(chuàng)新體系”，其定位是“解決關系國家長遠發(fā)展的重大科技問題”,。
10月31日，江蘇省沭陽縣青伊湖農場嘉優(yōu)中科1號水稻示范田,。新華社記者金立旺攝
李家洋說,，“分子模塊設計”育種技術與轉基因無關,。因為，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”基因,，然后利用“分子模塊設計”育種技術,，極大提高了育種精準度和效率,。
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,，轉基因技術主要是針對少數(shù)單基因控制的性狀改良，難以培育針對復雜性狀改良的突破性新品種,?！眲①F富說，“因此,，新一代育種理論和技術體系是現(xiàn)代種業(yè)發(fā)展的迫切需求,。”
育種技術“升級換代”
長江中下游地區(qū)自古是中國水稻的主產區(qū)之一,?？脊抛C實，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,，“分子模塊設計”育種是世界作物遺傳改良領域最先進的技術，這意味著“中國科學家已在現(xiàn)代育種理論研究方面躋身世界前列”,。
20年來,，長江中下游主產區(qū)在高產栽培的條件下，水稻產量進入了一個緩慢增長期,，存在著品質較差,、抗病性弱、主栽種品種退化嚴重等問題,，由此也帶來了抗生素和農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,，產量和早熟,、優(yōu)質、抗病蟲等優(yōu)良性狀之間一直存在著很大矛盾,。而“分子模塊設計”育種可以精確改良缺點,，聚合多個優(yōu)點，是育種技術的一次“升級換代”。
10月31日,，在江蘇省沭陽縣青伊湖農場,，專家和工作人員正在實收測產嘉優(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)育種技術將要被替代了呢,？劉貴富說，“分子模塊設計”育種技術目前還需要與傳統(tǒng)育種方法相結合,，“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?shù)氐姆N糧大戶發(fā)現(xiàn),，與當?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，產量明顯增加,，但化肥和農藥總量卻沒有增加,。
這是最讓劉貴富高興的事：“任何育種技術要保障糧食安全和農業(yè)可持續(xù)發(fā)展，歸根到底離不開農民,。只有農民愿意種,、讓農民獲得很好的經(jīng)濟效益，這樣的新品種才有意義,?！?/p>
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