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“小粒种”破解杂交水稻产业化之困

来源:科技日报2022-11-25 09:43

  11月23日,长沙,湖南省农科院杂交水稻研究中心二楼的办公室里,主任唐文帮正专注地瞅着桌上并排放着的三捧谷粒。

  “这里面有个创新品种,在种业市场里很火爆。”见到走进来的科技日报记者,唐文帮笑呵呵地指着其中一捧谷粒说。

  仔细观察,这捧谷粒的确与众不同,个头仅有另外两捧的一半。

  “不要小看它,它‘生’出的‘娃’可正常呢。”唐文帮介绍。

  “小粒种,大粒稻”——就是这个不起眼的“小个子”品种,可以完美匹配我国现有“种情”,实现全程机械化制种与种植。在有效降低农户用种成本的同时,它还能让杂交水稻更高产、更优质。

  降低用种成本,他打起“小”算盘

  杂交水稻,被联合国粮农组织列为解决发展中国家粮食短缺问题的首选技术。在以袁隆平院士为首的科研人员的不懈努力下,我国杂交水稻技术长期保持世界领先,种植面积也一度呈增长态势。但近年来,杂交水稻种植面积开始“缩水”。

  一方面,水稻种植方式正朝着规模化、机械化快速转型。轻简化的栽培方式,使农田用种量增加了约3倍。另一方面,杂交稻制种仍沿袭传统人力模式,跟不上种植全程机械化的节奏。

  制种成本高,种植用种量不减反增,带来了农民种植成本的较快增长,也成为制约杂交水稻面积扩大和可持续发展之困。要想解困,只能从降低制种成本、减少种植用种量两个途径入手。

  2009年,唐文帮打起“小”算盘:研发一种可结出大粒稻谷的“小粒种”,既降低制种成本,又减少用种量。彼时,他还是湖南农业大学的一名教授。

  “在我之前也有专家提出‘小粒种’设想,但他们设想的‘小粒种’,只比普通品种小一点。从产业化角度,我认为只有和普通品种大小有明显区分,才能显著降低用种量。”唐文帮说。

  设想很丰满,验证很骨感。“小”到什么程度,团队走了不少弯路。

  最初,唐文帮一度认为种子越小越好。为找到“越小越好”的不育系(“母本”)材料,他们跑到全国各地去寻觅。

  众里寻“她”千百度,看“天色”觅得小粒不育系

  寻常育种,都在大太阳下进行。对“小粒种”而言,太阳光线太烈反而不利于找到种质材料。于是,团队每天第一件事,就是“看天色”。“逮”着阴天或下雨天,他们立刻全副武装钻到田地里。

  终于,他们找到了一个赛一个“小”的不育系材料。普通杂交稻种子的千粒重(1000颗种子的重量)约为25—26克。唐文帮团队找到的最小不育系种质资源,千粒重仅有7—8克。

  但经过两三年的探索和实践,他们发现,“完美千粒重”并非越小越好,而应在13到15克之间。

  “现在不管什么品种,我瞅一眼就能估摸出它们的‘千粒重’,但当时却很艰难。”唐文帮回忆。每年,团队要完成上万份育种材料的搜集,并对它们逐一进行千粒重测量。方法“简单粗暴”:凭人工,从每份材料中数出一千颗种子,再称重记录。“十几个人同时干,都要花一个多月,这个过程很痛苦,甚至有点‘不堪回首’。”

  在这种枯燥无味的“往复”中,唐文帮遇到了“粒形特别漂亮”的“她”——“2014年10月,我们在云南保山寻到了‘她’。基于对‘她’的遗传改良,我们培育了第一个小粒两系不育系。”

  制种机械化,帮母本“找对象”

  传统杂交稻制种,采用“一行父本间隔8—10行母本”的人工种植方式。“小粒种”要实现机械化混播混收(即父本母本混合播种,育成的种子与父本混合收割)的目标,就只有在它与其父本存在个体上大小的显著差异时,才能实现。因此,它的“亲爹”只能是“大个儿”。

  “大部分普通种子的父本,有现成的材料资源。但‘小粒种’只能根据每个母本的特点,为她单独‘培育对象’。所以,创制父本是研究中的另一难点。”唐文帮说。

  2019年,团队培育出的第一个“小粒种”杂交稻品种通过国家审定。这期间,他们还发明了基于粒厚的机械分选技术,研制了专业分选机械,完成了制种机械化过程里的“机械”研究。

  通过创立小粒型不育系高效制种新体系,团队开辟了杂交水稻全程机械化制种新途径。与传统制种方式相比,“小粒种”制种效益提高了36.3%以上。

  截至目前,项目成果累计示范推广323.5万亩。按每亩节省用种成本37.5元计算,共计节约1.21亿元,助力增产稻谷9453.9万公斤,新增社会效益3.76亿元。

  降低种植难度,给“小粒种”穿上“糖衣”

  “小粒种”在产业化中,有着肉眼可见的优势:制种全程机械化,有效降低了制种成本;大小仅为普通种的一半左右,增加了一倍“繁殖系数”(一斤种子可繁殖的苗数)。普通种子发芽成苗率80%左右即达标,“小粒种”成苗率高达90%。

  可这还不够完美。为进一步降低种植难度,唐文帮联合广东农科院专家,为种子“穿”上了“糖衣”:将种子与肥料、病虫防治、除草药物等混合制造成“丸粒”。如此一来,在种植更为“傻瓜化”的同时,还比常规种植方式更节约药物成本及人工费用。

  不久前,唐文帮在线上参加了在联合国粮农组织首届全球可持续植物生产大会。在这场聚焦全球可持续植物生产战略方向和技术发展经验的盛会上,他分享了《杂交水稻与全球粮食安全》的专题报告。

  我国杂交水稻的创新思维,又一次引发了全球专家的广泛讨论。

  “党的二十大报告强调,确保中国人的饭碗牢牢端在自己手中。只有用自己的手攥紧中国种子,才能端稳中国饭碗,才能实现粮食安全。”谈起下一步的打算,唐文帮说,“我们的研究,要始终朝着这个目标前进!”(俞慧友)

[ 责编:蔡琳 ]
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