筛选优异种质资源 造就节水抗旱的“稻坚强”
视觉中国供图
科技大奖中的“民生”关键词①
编者按 随着人们对美好生活期盼的日益增长，科技创新已经成为提升人们幸福感的重要手段。日前，2020年度国家科学技术奖揭晓，强调成果应用积淀是本年度获奖项目的特点之一。这些获奖项目中，不乏一批聚焦环保、卫生、农业等民生领域重要问题的成果。
本报今起推出科技大奖中的“民生”关键词系列报道，展现2020年国家科学技术奖背后，科研工作者用高精尖科学技术造福人民生活的创新之路。
1680.6亿元
该项目向全国大专院校、研究院所和种业公司分发资源共计8万余份，并通过资源共享育成327个品种。这些品种累计推广面积达11.9亿亩，共获经济效益1680.6亿元。推广区域覆盖东北、长江中下游、华南和西南稻区。其中，绥粳18年推广面积超过1000万亩。
去年夏天，按照国家防总命令，安徽省阜南县王家坝闸第16次开闸泄洪，洪水汹涌奔向蒙洼蓄洪区。当时水没到腰，蓄洪区内种的荞麦、萝卜都死了，稻子还没有抽穗，全淹坏了。但令人惊讶的是，洪水退去之后，蒙洼蓄洪区内一批节水抗旱稻旱优73却“浴水重生”，从近地面处生出新的茎干，长势良好。考虑到它们被淹没的时间长达数日到十多日，且被淹没时温度近30摄氏度，根茎易被泡烂，当地群众喜出望外地称它们为“稻坚强”。
“浴水重生”的旱优73，正是出生于水稻遗传资源的创制保护和研究利用项目。
水稻是我国最重要的粮食作物之一，发展水稻生产对于保障我国粮食安全具有重大意义。如何优化水稻遗传资源，形成节约资源且有利于环境保护的水稻种植体系尤为重要。上海市农业生物基因中心罗利军研究团队联合国内多家科研机构共同完成的水稻遗传资源的创制保护和研究利用项目，就为水稻种植开辟了新思路，该项目近日获得2020年度国家科技进步奖一等奖。
让高产优质与节水抗旱相结合
20世纪中后期，我国水稻育种一直没有大的突破，稻种资源利用效率低，育成品种遗传基础狭窄，育种中存在高产与优质、高产与抗病、高产优质与抗逆性差等矛盾。
水稻遗传资源的创制保护和研究利用项目，针对这些问题进行了系统的水稻遗传资源的收集保存、研究评价和创新利用。
项目牵头人、上海市农业生物基因中心首席科学家、研究员罗利军介绍，项目目标一是要建立国际一流的水稻种质资源保护与利用体系；二是进行优异种质资源的鉴定与重要种质的创新；三是进行重要性状的基因发掘与遗传剖析；四是构建基于扩大遗传基础的新品种培育技术，培育突破性新品种的培育。
创制高产优质与节水抗旱相结合的新种质是项目最大的难点。
经过近60年的努力，我国以产量为导向的水稻育种取得了显著的成就，产量潜力大幅度提高，稻米品质也得到了改善，但是水稻品种对淡水的依赖性太强，导致水稻生产耗水量占总用水量的50%左右。
“种植优良品种是实现水稻高产稳产的基础。20世纪50年代的矮杆水稻和70年代的杂交水稻品种的选育与推广，使我国水稻产量实现了两次重大的突破。如何在此基础上解决我国水稻种质资源利用效率低、品种遗传基础狭窄、耗水量大、化肥农药施用量增加等问题，是我国农业科技领域在20世纪后期亟待突破的几大难题。”罗利军说。
安全保存遗传资源20余万份
迄今为止，项目取得多项显著突破。
民以食为天，“米袋子”要掌握在自己手中。可是，我国到底有多少水稻种植资源呢？项目首次给出了一个完整准确的答案。
罗利军介绍，项目构建了水稻育种与基础研究的遗传资源平台, 解决了我国水稻育种和基础理论研究中遗传资源缺乏问题，建立了资源保护和利用体系，安全保存遗传资源20余万份；鉴定出一批重要优异资源并被广泛利用，克隆了一批重要基因，育成327个新品种。
其次，项目建立了基于扩大遗传基础的种质创新和品种选育技术，解决了我国籼型杂交稻米质欠佳、优质与高产、高产优质与节水抗旱的矛盾等问题。项目育成的绥粳18，是我国近3年推广面积最大的品种。中浙优8号、沪旱61、吉粳809等则在优质高产、节水抗旱和氮肥高效利用等方面表现突出。
“节水抗旱稻既可以像水稻一样在水田节水栽培，又可以像小麦一样在旱地种植。”罗利军介绍，项目筛选鉴定了一批节水抗旱种质资源，实现了水稻高产优质与旱稻节水抗旱优良特性的完美整合，选育出一批节水抗旱稻新品种，与目前大面积推广的水稻品种相比，在不降低产量的前提下，其生产过程可少灌水53.3%，少施化肥47.7%，而且大幅度地减少农业面源污染，其中，总氮和总磷的排放分别减少69.0%和36.6%，农药减少80%以上。实现了“资源节约、环境友好、农田增值、农民增收”的绿色农业生产目标。
除此以外，项目创建了基于群体测、回交与多亲本导入系的有利基因挖掘技术，定位1926个主效数量性状基因座（QTL），并基于此控制水稻产量、抗旱、耐盐、抗病等重要目标性状；发表论文269篇，其中SCI论文共被引用5041次，丰富了水稻遗传育种的理论和方法。
育成品种在全国大范围推广
令人敬佩的是，该项目向全国大专院校、研究院所和种业公司分发资源共计8万余份，并通过资源共享育成327个品种。这些品种累计推广面积达11.9亿亩，共获经济效益1680.6亿元。推广区域覆盖东北、长江中下游、华南和西南稻区。其中，绥粳18年推广面积超过1000万亩。
“项目为提高和稳定我国水稻产量、提升稻米品质作出了重要贡献，有助于乡村振兴和精准脱贫。项目育成的品种适应性强，在全国范围内大面积推广。优良品种特别是米质优的品种的推广，有益于农民增收，提高消费者的生活水平，如早玉香粳、云恢290等已成为品牌优质米，深受消费者和市场欢迎。”罗利军说。
此外，该项目为我国农业绿色发展作出了重要贡献，有助于“资源节约、环境友好”型农业产业体系的建设，促进了行业结构调整与行业技术进步。项目育成的品种抗病性增强、氮肥利用效率高，大幅降低农药和化肥施用。节水抗旱稻还大幅减少淡水灌溉，大幅减少面源污染和甲烷排放，对当前农业供给侧结构改革具有重要的价值。
在罗利军看来，项目之所以能取得显著成绩，在于国家重大项目的支持、全国性的协作攻关以及注重种质资源的深入评价与创新利用。
种质资源保护是一项基础性的工作。“接下来，我们科研团队将更进一步建立种质资源深入评价技术与方法，对重要资源进行精准鉴定与定向创新、加强节水抗旱稻的理念与育种研究。”罗利军说。
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