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　　（制圖：王嬋）

　　圖②：雜(za)交水稻(dao)全國重點(dian)實驗室科研人員下田查(cha)看水稻(dao)生長情(qing)況(kuang)。

　　圖③：雜交(jiao)水稻全國重點實驗(yan)室(shi)科研人員在光照培養室(shi)觀察(cha)低鎘秧苗。

　　圖(tu)④：雜交(jiao)水(shui)稻(dao)全國(guo)重(zhong)點(dian)實驗室(shi)試(shi)驗田中待(dai)收割的水(shui)稻(dao)。（雜交(jiao)水(shui)稻(dao)全國(guo)重(zhong)點(dian)實驗室(shi)供圖(tu)）

　　水稻，全(quan)世界(jie)最重要(yao)的糧食作(zuo)物之(zhi)一，全(quan)球(qiu)超過一半的人口將其作(zuo)為主要(yao)食物來源。

　　統計數據顯示(shi)，去年我國(guo)水(shui)稻種植(zhi)面積約(yue)4.5億畝(mu)，產(chan)(chan)(chan)量超(chao)過2.1億噸(dun)，平均(jun)單(dan)產(chan)(chan)(chan)470公(gong)斤，是世界(jie)平均(jun)單(dan)產(chan)(chan)(chan)的1.7倍。遠(yuan)超(chao)世界(jie)平均(jun)水(shui)平的產(chan)(chan)(chan)量，雜交(jiao)水(shui)稻居功(gong)至偉(wei)。

　　今年4月(yue)10日(ri)，習近平(ping)總書記在海南(nan)三亞考察時強調，種(zhong)子是我(wo)國(guo)糧(liang)(liang)食安(an)全的(de)關鍵(jian)。只有用自己的(de)手攥緊中(zhong)國(guo)種(zhong)子，才能端穩中(zhong)國(guo)飯碗(wan)、實(shi)現糧(liang)(liang)食安(an)全。作(zuo)為世界(jie)上(shang)首個成功(gong)研(yan)發和推廣雜交(jiao)水稻的(de)國(guo)家，我(wo)國(guo)的(de)雜交(jiao)水稻研(yan)究(jiu)處于(yu)國(guo)際(ji)(ji)領先(xian)地位，不僅用實(shi)際(ji)(ji)行動回(hui)答(da)了(le)“21世紀(ji)誰來養(yang)活中(zhong)國(guo)人”的(de)疑(yi)問(wen)，而且對(dui)世界(jie)糧(liang)(liang)食安(an)全和良種(zhong)技術傳播做出了(le)重大(da)貢獻，堪稱(cheng)我(wo)國(guo)科技領域(yu)自主創新的(de)標(biao)志性(xing)成就。國(guo)際(ji)(ji)上(shang)評價(jia)，“雜交(jiao)水稻是中(zhong)國(guo)繼四大(da)發明之后對(dui)人類做出的(de)第(di)五(wu)大(da)貢獻”。

　　一粒種子改變世(shi)界，一項技(ji)術創(chuang)造一個奇跡(ji)。那么(me)，被稱為“東(dong)方魔稻(dao)”的雜(za)交水稻(dao)與普(pu)通水稻(dao)有什么(me)不一樣，當前的研究(jiu)重點有哪些？如何讓(rang)老百(bai)姓既吃(chi)(chi)得飽，又吃(chi)(chi)得好吃(chi)(chi)得健(jian)康？記者帶您走(zou)進雜(za)交水稻(dao)全(quan)國重點實驗室(shi)一探究(jiu)竟。

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　　第三代雜交技術讓水稻實現“婚姻自由”

　　制種和繁殖更為簡便，普通農民也可“駕馭”

　　湖南省衡南縣向(xiang)陽橋街道(dao)清竹村(cun)，雜交(jiao)水(shui)稻全(quan)國重點實驗室的超級雜交(jiao)水(shui)稻高(gao)產試驗示(shi)范展示(shi)基(ji)地坐落于此(ci)。

　　立秋剛過，稻(dao)田(tian)里綠油油的晚(wan)稻(dao)秧苗(miao)正在拔節。一個月(yue)前，這里的早(zao)稻(dao)通過現(xian)場測(ce)產驗(yan)收(shou)，平均畝產再創新高——686.89公斤。

　　過去兩年，也(ye)是在這(zhe)里，雜交(jiao)水稻雙季畝(mu)產均(jun)突破1500公斤，平(ping)均(jun)畝(mu)產紀錄頻頻被(bei)刷新。這(zhe)意味著一(yi)畝(mu)地雙季產出(chu)的稻米可以養活約5個(ge)人。

　　“雜交水稻(dao)之(zhi)父”袁隆(long)平院士生前提出(chu)的攻(gong)關目(mu)標(biao)實(shi)現了。而這一目(mu)標(biao)的實(shi)現，離(li)不開良(liang)種——“叁(san)優一號(hao)”。

　　以(yi)晚稻(dao)身份“應考”的(de)“叁優(you)一(yi)號”，被稱為第(di)三(san)代(dai)雜交水稻(dao)的(de)“尖子生(sheng)”——2020年平(ping)均(jun)畝產911.7公斤(jin)，2021年平(ping)均(jun)畝產936.1公斤(jin)，不僅挺拔高大，而且穗粒飽滿。

　　“在(zai)雙季稻(dao)(dao)中，晚稻(dao)(dao)的實(shi)際畝產(chan)要想突破700公斤是很難的。”雜交(jiao)水稻(dao)(dao)全(quan)國(guo)重點實(shi)驗室研究員李新奇告(gao)訴記者，這充(chong)分體現出第三代雜交(jiao)水稻(dao)(dao)的潛力所在(zai)。

　　據介紹，從(cong)50多年前袁隆平院士(shi)發表那篇(pian)改(gai)變世界水(shui)(shui)(shui)(shui)稻(dao)史的論文《水(shui)(shui)(shui)(shui)稻(dao)的雄性不孕性》開始，我國科學(xue)家將(jiang)雜(za)交水(shui)(shui)(shui)(shui)稻(dao)育種從(cong)“三(san)系法(fa)”發展(zhan)到(dao)“兩系法(fa)”，水(shui)(shui)(shui)(shui)稻(dao)產量連(lian)上(shang)臺階，但也進(jin)入了“緩慢增長期(qi)”。第三(san)代雜(za)交技術被袁隆平院士(shi)看作(zuo)是突破畝(mu)產“天花板(ban)”的關鍵，也是“未來水(shui)(shui)(shui)(shui)稻(dao)雜(za)種優(you)勢(shi)利用的一條理(li)想途徑”。

　　何為第三代雜交技術？

　　“簡單來講，第三代雜(za)交(jiao)技術讓雜(za)交(jiao)水稻實現了(le)真正(zheng)的‘婚姻自(zi)由’。”李(li)新奇打(da)了(le)個比方。

　　“雜(za)交水(shui)稻(dao)的(de)本(ben)質，就(jiu)是要在(zai)‘茫茫稻(dao)海(hai)’中找到最(zui)優的(de)那一組配對。”雜(za)交水(shui)稻(dao)全(quan)國重(zhong)點(dian)實驗室副主任吳俊解釋說。

　　據了解，第一(yi)代(dai)雜交(jiao)技術即“三系(xi)法(fa)”，需要(yao)(yao)不(bu)(bu)育系(xi)、恢(hui)復系(xi)、保持系(xi)互(hu)相配組(zu)。利用(yong)這(zhe)一(yi)技術培(pei)育出(chu)一(yi)個優秀(xiu)的(de)雜交(jiao)水(shui)稻(dao)(dao)新(xin)品種(zhong)，就好像在成千上萬個水(shui)稻(dao)(dao)材料中，只有A和B才適合“結婚”，而B還藏在“茫(mang)茫(mang)稻(dao)(dao)海”里，若要(yao)(yao)相遇，不(bu)(bu)僅需要(yao)(yao)耗費很大的(de)精力(li)，還需要(yao)(yao)很多運氣(qi)。

　　第二代技術是“兩(liang)系法(fa)”，母本(ben)有個“獨門(men)絕(jue)技”——根據光(guang)照、溫度不(bu)同，可改變自身育性。也就是說，A可以(yi)和其(qi)他所有水稻(dao)“結(jie)婚”，選擇(ze)面大大提高(gao)了，但因受(shou)環境影響大，無法(fa)保證(zheng)能夠穩定(ding)產生后代。

　　而第(di)三代技(ji)術，不(bu)(bu)再是(shi)只為(wei)A服務(wu)，它讓所有的(de)水(shui)稻在理論上都能(neng)找到適(shi)合(he)自己的(de)“另一半”，并產生優(you)良后代培育(yu)(yu)雜交水(shui)稻新品種(zhong)。該(gai)技(ji)術以遺傳(chuan)工(gong)程雄性不(bu)(bu)育(yu)(yu)系(xi)(xi)(xi)為(wei)遺傳(chuan)工(gong)具，不(bu)(bu)僅兼具“三系(xi)(xi)(xi)法”不(bu)(bu)育(yu)(yu)系(xi)(xi)(xi)育(yu)(yu)性穩定和(he)“兩系(xi)(xi)(xi)法”不(bu)(bu)育(yu)(yu)系(xi)(xi)(xi)配組(zu)自由的(de)優(you)點，同(tong)時還克服了“三系(xi)(xi)(xi)法”育(yu)(yu)種(zhong)所需的(de)恢(hui)復系(xi)(xi)(xi)、保持系(xi)(xi)(xi)材料難以獲得(de)導(dao)致的(de)不(bu)(bu)育(yu)(yu)系(xi)(xi)(xi)配組(zu)受限，以及“兩系(xi)(xi)(xi)法”不(bu)(bu)育(yu)(yu)系(xi)(xi)(xi)可能(neng)因(yin)天氣原因(yin)導(dao)致制種(zhong)失敗(bai)和(he)繁(fan)殖產量(liang)低的(de)缺點，在任(ren)何(he)地(di)區(qu)任(ren)何(he)時候都是(shi)穩定不(bu)(bu)育(yu)(yu)的(de)，制種(zhong)和(he)繁(fan)殖都非常簡便。

　　“以我們目(mu)前掌握的(de)技術來(lai)說，單季第三(san)代雜交水稻的(de)畝產達到1200公斤(jin)甚至(zhi)1300公斤(jin)，不是難事。”雜交水稻全國重點實驗室(shi)副(fu)主(zhu)任趙炳然說。

　　在(zai)高產之外，第三代雜交水稻(dao)還有(you)諸多(duo)優勢：“飯量”和普(pu)通水稻(dao)差不多(duo)，無需大水大肥；對(dui)生(sheng)態(tai)環(huan)境和種植技(ji)術(shu)要求不“挑剔”，無需特殊(shu)照顧(gu)，普(pu)通農(nong)民也可(ke)“駕馭”。

　　2

　　“海水稻”并非是在海里種水稻

　　耐鹽堿水稻讓“億畝荒灘變良田”

　　8月10日下午，接(jie)到記者電話時，年近花甲的李(li)新奇正在出差返回長沙的高鐵上(shang)。

　　“水(shui)稻(dao)專業是一門應用(yong)科學，電腦(nao)里(li)長不出(chu)(chu)水(shui)稻(dao)，書本(ben)里(li)也長不出(chu)(chu)水(shui)稻(dao)，要種出(chu)(chu)好水(shui)稻(dao)必須(xu)得下田。”作為(wei)袁(yuan)隆平院士的學生(sheng)，李新(xin)奇(qi)始終謹記恩(en)師教誨。據介(jie)紹(shao)，他此次出(chu)(chu)差途經多地(di)，很重(zhong)要的一件(jian)事是解決“海水(shui)稻(dao)”種植試驗中出(chu)(chu)現的難題。

　　“海(hai)水稻”是生長在(zai)海(hai)里(li)的水稻嗎？

　　面對記者的疑問，李新奇解釋道：“海(hai)水(shui)(shui)稻”并(bing)不是生(sheng)長在海(hai)里(li)的水(shui)(shui)稻，而是泛指抗鹽抗堿性的水(shui)(shui)稻，所以又稱(cheng)為耐鹽堿水(shui)(shui)稻，可在沿海(hai)灘涂的鹽漬地和我(wo)國東(dong)北、華北、西北內陸(lu)一些鹽堿地里(li)生(sheng)長。

　　研發(fa)耐鹽堿水稻品種，是科研人員落(luo)實“藏糧于地、藏糧于技”要求(qiu)的(de)生動(dong)體現。

　　業內專家表(biao)示(shi)，我國耕地面積少，糧食耕地僅18億畝(mu)，但擁有15億畝(mu)荒蕪(wu)的(de)鹽(yan)堿地，其中具(ju)備改(gai)造潛能的(de)面積在3.4億畝(mu)左右，這部分土地是(shi)非常重要(yao)的(de)后備土地資源。

　　如果能(neng)選育出耐鹽度在0.3%至(zhi)0.6%、耐堿(jian)性在pH值8.5以(yi)上的水稻品種(zhong)，且年推廣面積達1億畝(mu)，平均畝(mu)產300公斤，就相當于每年“憑(ping)空(kong)”多了300億公斤糧食，可(ke)以(yi)養活1億人口。這對于解決口糧問題具有重要戰略意義。

　　從(cong)10年前開始(shi)，袁(yuan)隆平院士(shi)團隊就開始(shi)研(yan)究耐鹽堿水(shui)稻，并(bing)把我(wo)國海(hai)灘地區的“海(hai)水(shui)稻”作為試驗品種。最近幾(ji)年，關于(yu)耐鹽堿水(shui)稻的研(yan)究步伐(fa)明顯加快。

　　2017年(nian)，湖南雜交(jiao)水(shui)稻(dao)研(yan)究中心(xin)、青島海水(shui)稻(dao)研(yan)發中心(xin)等多家(jia)科(ke)研(yan)機構及相(xiang)關(guan)(guan)企業組建了(le)國家(jia)耐(nai)鹽(yan)(yan)堿水(shui)稻(dao)區域試驗(yan)聯合(he)體。今年(nian)3月，耐(nai)鹽(yan)(yan)堿水(shui)稻(dao)研(yan)究邁出了(le)更為(wei)(wei)關(guan)(guan)鍵的一(yi)步(bu)：由來自(zi)湖南、廣東、山(shan)東、新(xin)疆、江蘇(su)、海南和黑龍(long)江7個省（自(zi)治區）的11家(jia)單(dan)位(wei)組成的國家(jia)耐(nai)鹽(yan)(yan)堿水(shui)稻(dao)技術創(chuang)新(xin)中心(xin)正式(shi)掛牌(pai)，湖南雜交(jiao)水(shui)稻(dao)研(yan)究中心(xin)作為(wei)(wei)牽頭單(dan)位(wei)，專門抽調(diao)精干力量，成立“耐(nai)鹽(yan)(yan)堿水(shui)稻(dao)專班(ban)”。

　　建立(li)(li)“海水(shui)(shui)稻”優異種質資源庫，篩選、創制耐鹽堿水(shui)(shui)稻新種質，選育耐鹽堿水(shui)(shui)稻組(zu)合，針對不同鹽堿區光(guang)溫條(tiao)件在華南、華東、東北鹽堿區建立(li)(li)核心示范基(ji)地，培育的(de)耐鹽堿水(shui)(shui)稻苗頭(tou)組(zu)合畝產300公斤(jin)以上……

　　“第三代(dai)雜交水稻已經向‘海水稻’進(jin)軍了!”李(li)新奇透(tou)露，2019年，“叁優8號”作為耐(nai)鹽堿稻畝產達(da)(da)到329公斤，相比(bi)耐(nai)鹽程度(du)0.3%的標準，耐(nai)鹽程度(du)0.6%已屬(shu)于(yu)高(gao)耐(nai)鹽度(du)品種，而“叁優8號”耐(nai)鹽度(du)可達(da)(da)到0.9%以(yi)上。“今年4月，我(wo)們在南(nan)繁(fan)基地移栽的新品種，最高(gao)耐(nai)鹽度(du)可達(da)(da)2.1%。”

　　而(er)他此次前往浙(zhe)江溫州“海水(shui)稻”試驗基地調研(yan)的新品種(zhong)，可在2.6%的高鹽濃度環境中生長(chang)數十(shi)天。雖然受風浪等各種(zhong)環境因素影響，試驗失敗了(le)，但李新奇并沒有(you)氣(qi)餒。

　　“一(yi)(yi)個品種(zhong)從(cong)選種(zhong)、培育(yu)，從(cong)科學家的試驗田(tian)走入農(nong)民的生(sheng)產田(tian)，需要經(jing)過(guo)諸多試驗環節，整個過(guo)程(cheng)其實(shi)就(jiu)是(shi)一(yi)(yi)次次選優(you)的過(guo)程(cheng)。”李新奇(qi)告訴記者，他(ta)對“億畝荒(huang)灘(tan)變良田(tian)”充滿信心，“水稻育(yu)種(zhong)研究是(shi)一(yi)(yi)項(xiang)需要持(chi)之以(yi)恒(heng)的工(gong)作，因為真正熱愛(ai)這個事業(ye)，我們培育(yu)每一(yi)(yi)粒種(zhong)子(zi)，就(jiu)像(xiang)養一(yi)(yi)只寵(chong)物，充滿喜愛(ai)和期待。”

　　3

　　既要吃得飽，也要吃得好吃得健康

　　創造雜交水稻更高產、更高抗、更高質、更高適的奇跡

　　機(ji)械臂(bei)自(zi)動(dong)提取、高通量基因(yin)(yin)測(ce)序、標(biao)記(ji)香味(wei)基因(yin)(yin)……8月(yue)9日(ri)，記(ji)者聯系到雜(za)交水(shui)稻(dao)全國重(zhong)點實(shi)(shi)驗(yan)室檢(jian)測(ce)檢(jian)驗(yan)中心負責人柏斌時，他正在(zai)位于湖南雜(za)交水(shui)稻(dao)研究中心的(de)雜(za)交水(shui)稻(dao)綜合實(shi)(shi)驗(yan)樓八層，對400份(fen)水(shui)稻(dao)秧苗(miao)葉片樣本的(de)DNA進行測(ce)序分型，從中間(jian)篩(shai)選出(chu)含有香味(wei)基因(yin)(yin)的(de)單株。

　　據他介紹，隨著物質生(sheng)活水平的不斷提高(gao)，人們不僅(jin)追(zhui)求吃得飽(bao)，更追(zhui)求吃得好、吃得健康。越來越多的科學家致力(li)于探索讓水稻更高(gao)產、更優質、更綠(lv)色(se)的良方妙(miao)計(ji)。

　　他們一方面(mian)繼續追求高產，通過現代育種技術，挖掘高光效(xiao)育種材料(liao)，不斷釋放品(pin)(pin)種潛力；另一方面(mian)也(ye)越(yue)來越(yue)注(zhu)重稻(dao)米的品(pin)(pin)質(zhi)改(gai)善，其(qi)外觀(guan)、口(kou)感、氣味，甚至是元(yuan)素含量等，都(dou)成為育種資源挖掘、改(gai)良的重點。

　　低鎘稻種的研發就是一例(li)。

　　據了解，因(yin)一些土壤污染，我國部分地(di)區(qu)受到(dao)大(da)米(mi)鎘(ge)含(han)量超標的困擾，影(ying)響了農民種(zhong)糧的積極性，也對國家糧食安全產生了一定影(ying)響。那(nei)么，有(you)沒有(you)這樣(yang)一種(zhong)水(shui)稻，可以拒絕吸(xi)收(shou)或少吸(xi)收(shou)土壤中的鎘(ge)？

　　趙炳然(ran)和團隊成員在多年之前(qian)就開始致力于(yu)這一(yi)問題的(de)研究。2017年，他們使用基因(yin)(yin)編輯(ji)技術，研發出第一(yi)代低鎘(ge)水(shui)稻(dao)品種，即通(tong)過(guo)(guo)改造(zao)稻(dao)谷(gu)基因(yin)(yin)，定向“關(guan)掉(diao)”稻(dao)米吸收(shou)鎘(ge)污染的(de)“開關(guan)”。雖(sui)然(ran)經過(guo)(guo)試驗(yan)種植，產量和米質都能得到有效保證(zheng)，但基因(yin)(yin)編輯(ji)改造(zao)后的(de)低鎘(ge)水(shui)稻(dao)，被國家列為轉基因(yin)(yin)管理，無法推廣種植。

　　那么，能否(fou)讓稻種(zhong)自(zi)然(ran)“進化”？最終，科研團(tuan)隊想到用理化誘變代替基(ji)因(yin)編輯。簡單來講，就(jiu)是不再人為編輯基(ji)因(yin)，而(er)是通過物理誘變的方式，讓稻種(zhong)自(zi)行“進化”，擁有拒(ju)絕吸收(shou)鎘污染(ran)的能力。

　　在歷經多(duo)次失敗(bai)后，研究團隊(dui)最終在11萬份樣本中，“撈(lao)”出了兩個(ge)鎘低(di)積(ji)累材料，并在此基(ji)礎上培(pei)育出了國(guo)內外第(di)一個(ge)鎘低(di)積(ji)累雜交組合“蓮兩優(you)1號”，以及高檔優(you)質香(xiang)型鎘低(di)積(ji)累水稻“韶香(xiang)100”。

　　據介紹(shao)，一個雜交(jiao)(jiao)水稻品(pin)種的培(pei)育要經過幾輪(lun)甚至十幾輪(lun)選育，一個好的品(pin)種穩定下來起碼(ma)需要6至10年。雜交(jiao)(jiao)水稻全國重點實驗(yan)室(shi)的科研人員就(jiu)是在這樣一輪(lun)又(you)一輪(lun)篩選、培(pei)育的往(wang)復循環中，不斷(duan)創造(zao)著雜交(jiao)(jiao)水稻更(geng)(geng)高產、更(geng)(geng)高抗、更(geng)(geng)高質、更(geng)(geng)高適的奇(qi)跡。

　　良種(zhong)在促進糧食增產方面具(ju)有關鍵作(zuo)用，而良法、良田(tian)、良態(tai)則是良種(zhong)高產質(zhi)優的保障。

　　“不僅要(yao)實現(xian)水(shui)稻(dao)高產，還(huan)要(yao)盡(jin)量少用(yong)農藥化肥(fei)，讓(rang)大家吃上更綠色更健康的大米。”中國工(gong)程院(yuan)院(yuan)士、雜(za)交水(shui)稻(dao)全國重點實驗室主(zhu)任柏連陽(yang)被(bei)稱為“雜(za)草(cao)克星”，接連攻克了水(shui)稻(dao)田化學除草(cao)和(he)雜(za)草(cao)抗藥性研(yan)究兩大難關，但他有(you)一個終極目(mu)標——研(yan)創不用(yong)除草(cao)劑的綠色除草(cao)技術。

　　眼下，他(ta)的(de)團隊正在做的(de)一(yi)個(ge)實驗就是(shi)爭(zheng)(zheng)取(qu)少(shao)用、不用化學除草劑，但同時保證水稻(dao)的(de)產量不減、甚至更高。 如今(jin)，人(ren)工(gong)智能、大數據、分子技(ji)術等先進手段，也正為(wei)現代育(yu)(yu)種(zhong)(zhong)技(ji)術快(kuai)速升級迭代注入新的(de)動力。“這不僅大幅縮減選種(zhong)(zhong)育(yu)(yu)種(zhong)(zhong)周期，還能提供更加精(jing)準的(de)決策參(can)考，為(wei)實現創(chuang)新鏈和產業鏈精(jing)準對接、保持水稻(dao)種(zhong)(zhong)業國際競爭(zheng)(zheng)力、保障國家糧食安全，提供強有力的(de)科技(ji)支撐。”吳(wu)俊(jun)說。

　　在實驗室位于湖南省農業科學院的雜交水稻試驗田邊，坐落著袁隆平院士的半身銅像。他“守望”的水稻試驗田如今已經抽穗，他的“禾下乘涼夢”和“雜交水稻覆蓋全球夢”，正由后來人接續奮斗、努力實現。（ 本(ben)報記者 王(wang)珍 ）