如今,中國的雜交水稻技術(shù)在世界稻米主產(chǎn)國得到廣泛使用,養(yǎng)活了全球10億以上人口。一大批農(nóng)業(yè)科研工作者的辛勤耕耘,筑牢了我國糧食安全的基石。
水稻育種是一門實踐科學(xué),研究水稻,不下地是不可能的。一直以來,我的工作都是“一半在田間,一半在實驗室”。
我們首先要從茫茫稻海中篩選出有特殊性狀的特異種質(zhì)材料;然后,借助生物技術(shù)探尋這些性狀特殊水稻背后的基因,用分子生物學(xué)的方法解析它們的調(diào)控機(jī)理;最后創(chuàng)制新種質(zhì),為育種實踐提供理論指導(dǎo)和種質(zhì)資源。我們研究的最終目的,是將這些優(yōu)異的遺傳材料提供給全國乃至世界的同行。
2002年,世界首個水稻全基因組精細(xì)圖譜繪制完成,使得分子遺傳學(xué)的研究得以迅速開展,我們能夠用最新的技術(shù)分析最古老的水稻材料。
如果說,早年科學(xué)家對水稻的研究,更多的是看性狀、靠經(jīng)驗,那么到了我們這一代,借助先進(jìn)的基因檢測技術(shù),可以做到“知其然亦知其所以然”。
我剛到中國水稻研究所工作時,喜歡挑選一些看起來“病懨懨”的、不怎么健康的水稻突變體做研究。常有人和我開玩笑:“小錢,人家都去研究又高又壯的水稻,怎么你凈挑這些奇形怪狀的‘殘疾’稻子?”
基因是不會說假話的,它們的不同等位類型,決定了水稻的“高”“矮”“胖”“瘦”,甚至是口感和品質(zhì)。換句話說,一個品種產(chǎn)量高與低、口感好與壞、分蘗多與少,是由其內(nèi)部攜帶的不同基因序列和差異表達(dá)調(diào)控決定的。
只有通過水稻性狀的差異表型甚至是極端性狀了解這些基因的功能和作用方式,才能預(yù)測它們對水稻農(nóng)藝性狀的影響,進(jìn)而培育具有最佳生長狀態(tài)的水稻新品種,這就是我一直堅持研究“病懨懨”的水稻的原因。
熟悉農(nóng)作物的人都知道,分蘗既不是越多越好,也不是越少越好。只有分蘗恰到好處,水稻才能獲得最佳產(chǎn)量。正是因為1995年發(fā)現(xiàn)的一株僅有一個分蘗的水稻突變體,讓我們了解了分蘗機(jī)制,從而反過來控制水稻的分蘗數(shù)量,科學(xué)地增加水稻產(chǎn)量。
了解了水稻生長背后的機(jī)制,再有針對性地選育優(yōu)良品種,將極大地加快選育速度,提高農(nóng)民的種植收益,促進(jìn)水稻產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展。
當(dāng)下我國已解決了高產(chǎn)問題,未來水稻育種的主攻方向及目標(biāo),是在保證糧食安全的基礎(chǔ)上,因地制宜培育優(yōu)質(zhì)、綠色、高抗的品種。
而今,隨著生活水平的不斷提升,好吃是老百姓最關(guān)心的水稻品質(zhì)之一。
通常來說,秈稻株型好、產(chǎn)量高,對高溫的適應(yīng)性更好,但稻米口感一般;粳稻耐寒、稻米口感好,但是產(chǎn)量相對低一些。
科學(xué)總是在進(jìn)步的,人對科學(xué)的認(rèn)知也是沒有止境的。我們通過基因研究,發(fā)現(xiàn)了25個決定水稻口感的淀粉代謝相關(guān)基因;同時,通過雜交技術(shù),讓這些基因和高產(chǎn)量基因相結(jié)合,培育了基于“理想株型”的“嘉禾優(yōu)”“嘉豐優(yōu)”系列水稻新品種,具有“秈稻產(chǎn)量、粳稻品質(zhì)”特性。這些稻米“顏值”高,體型修長、晶瑩剔透;口感軟硬適中;產(chǎn)量雖然比不上“超級水稻”,但遠(yuǎn)高于普通的粳型常規(guī)稻品種。
長期研究證明,優(yōu)質(zhì)和高產(chǎn)在某種程度上存在一定的負(fù)相關(guān)性,這需要我們利用現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)深入研究優(yōu)質(zhì)和高產(chǎn)的關(guān)系,在二者之間尋找最佳平衡,并建立成熟的育種理論體系和完善的育種技術(shù)平臺,這也是我國未來水稻育種水平不斷提高的內(nèi)在驅(qū)動力。
中國的雜交水稻事業(yè)發(fā)展到今天,我們不光要解決自己的吃飯問題,還要幫助解決全世界人民的吃飯問題。中國正在彰顯一個負(fù)責(zé)任大國的擔(dān)當(dāng),引領(lǐng)推動世界農(nóng)業(yè)的發(fā)展。
(作者系中國科學(xué)院院士,本報記者馬愛平整理)