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首页 > 经验 > 作者:YD1662022-11-19 02:13:49

来源:【北京科技报】

与袁隆平院士“禾下乘凉梦”紧密联系的巨型稻已在22个省份试种。成效如何?看解读。

撰文/记者 赵天宇 图文编辑/陈永杰

新媒体编辑/段大卫

采访专家

夏新界

中国科学院亚热带农业生态研究所(长沙)研究员

今年4月以来,由袁隆平团队培育的超级耐盐碱新型高秆高产“巨型稻”开始在天津市宁河区种植,这是该稻种首次在京津冀地区试种。

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“巨型稻”开始在天津市宁河区种植,这是该稻种首次在京津冀地区试种(图片提供/李和翼)

“巨型稻”成本低、产量高、抗倒伏、超耐盐碱;可增加稻田蓄水深度,让水田内可养鱼虾、养蛙、养鸭,一田两用、稻鱼双收、互惠共生。非中国水稻主产区的京津冀,正在让“禾下乘凉”变为现实。

被“淘汰”的高杆稻

原产于中国与印度的水稻,早在七千多年前的长江流域,我国先民就开始大面积栽种。水稻可以结出稻谷,稻谷脱粒碾压后成为大米,经过千余年的发展,水稻成为了全球分布最广的粮食作物之一,世界上有近一半的人口以水稻为主食。

何为“巨型稻”?有别于普通水稻1米左右的高度,“巨型稻”平均株高可以达到2米,个别植株最高能达到2.2米,属于高秆水稻,这样的株高是什么概念?成年人钻进稻田地里犹如来到“水稻森林”,只闻其声,不见其人。

“杂交水稻之父”袁隆平一直有两个梦,一个是杂交水稻覆盖全球,另一个就是“禾下乘凉”。他曾两次梦见水稻长得有高粱那么高,穗子像扫把那么长,籽粒像花生米那么大,而他则和几个朋友坐在稻穗下面乘凉。

但鲜为人知的是,高秆稻并不是新玩意儿,因为最原始的水稻品种就是高秆稻,水稻株型的变化史,基本就是水稻的驯化史。

最开始是野生稻,植株散生,分枝(分蘖)角度很大导致占地很大,单产很低。古人先民种植水稻,栽培稻驯化成功的关键之一,就是大大减小了分枝的角度,植株紧凑,可以密植,把产量提高到可以供人食用的程度。

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在魏晋和隋唐时期,南方水稻大规模种植(图片提供/视觉中国)

到了上世纪中期,得益于化肥的广泛应用,栽培稻的个头和产量大大提高,已经可以长到一人多高,但随之带来一个严重的问题—倒伏。事实上,农作物的秆越长越容易出现倒伏现象,成活率也会直线降低,农民辛勤劳动的成果可能毁于一旦。

“理论上高秆水稻有巨大的先天不足,从对力的消耗、单位产量到抗倒伏性能,试验上几乎全是劣势。”

因此从20世纪70年代以后,高秆水稻一度被“淘汰”了,我国科学家将水稻矮秆化和半矮秆化育种作为研究的主攻方向。sd1基因主导的矮化育种,育成了矮秆、半矮秆水稻,降低了株高。这看似不起眼的改变,能提高20%-30%的单产,因此被誉为绿色革命。

结果证明,我国科学家的研究方向是正确的,水稻从亩产330公斤跃升到1000公斤甚至更多,不仅保障了14亿人的粮食供应,还有能力为世界上其他遭受饥困的国家和地区提供帮助。

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“杂交水稻之父”袁隆平一直有两个梦,一个是杂交水稻覆盖全球,另一个就是“禾下乘凉” (图片提供/视觉中国)

但随着水稻育种技术的持续开拓,科学家们发现,由于矮秆水稻植株相对矮小,无法更多地吸取土壤养分、水分并更好进行光合作用,其亩产量已经很难有更大突破,接近植物生理学家认为的作物收获指数上限—即收获的谷粒重量与整株水稻重量比例为0.6。

要想继续在产量上取得较大的突破,就必须想办法培育出超大生物量的大个子水稻。故而吸收水分养分、进行光合作用的能力都更强的“巨型稻”,重新回到了科学家们的视野。

亩产突破2000斤

2007年,中国科学院亚热带农业生态研究所(长沙)研究员、作物耐逆境分子生态学研究中心主任夏新界博士,放弃国外高薪工作,回国后一边与袁隆平团队合作开展超级杂交稻的研究,一边开展“巨型稻”的研发工作。

巨型稻是袁隆平院士生前的牵挂。而实际上,夏新界与袁老也有一段颇深的缘分。

夏新界说:“在当学生的时候,我参与过杂交水稻的研究工作。有一次帮导师采材料,正巧我和袁老师都住在湖南农科院的招待所,且他就住在我的隔壁。我那时正在学习英语,准备考研究生,袁老师也在学英语口语,他正准备出国讲学,所以我们俩为了学英语起得比较早,那也是我第一次见到袁老师。”

晨读英语的缘分让两人相遇,而研究水稻则让两人相识、相知。夏新界从国外深造回国后,受到袁老的邀请,担任超级杂交水稻功能基因组研究的首席科学家。

经过近10年的苦心研究,通过分子标记辅助选育、野生水稻远缘杂交等技术,2016年,夏新界团队首次培育出了巨型水稻,开创了“巨型稻”研究的先河,他也被誉为“巨型稻之父”。

夏新界告诉记者,“巨型稻”并非传统意义上的高秆水稻,它们甚至不是同一个概念,因为巨型稻不仅身材高大,体型体积上也十分巨大,做到了“又高又粗壮”。

过去高秆水稻“弱不禁风”的主要原因,是因为秆茎太细太浅,好比一座楼房地基不稳,自然很容易倒塌。但夏新界团队研发的巨型稻,根系发达,深达60厘米甚至更多,比普通水稻二三十厘米的根深深了两三倍,所以抗倒伏能力大大增强。

由于“巨型稻”的体积大,它们之间的种植间隔也更大,种植密度缩小一半,但它们的分蘖多,每蔸能长出40个稻穗,每根稻穗结出的谷粒数是普通水稻的一倍多。

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