“它比常規稻的生物量大50%以上,每畝可以增產(chǎn)15%到20%。試想,徜徉在兩米多高的水稻下,稻花飄香,金穗垂腰;腳下是一田清水,水里游著(zhù)的是自然放養的魚(yú)、泥鰍、青蛙;頭頂是無(wú)人機監控生長(cháng)、施肥、收割;富含蛋白質(zhì)、身形頎長(cháng)的稻桿被專(zhuān)用設備切條加工成優(yōu)質(zhì)牛羊飼料……屆時(shí),一畝以巨型稻為核心的立體生態(tài)種養結合稻田的產(chǎn)出將達到四萬(wàn)到十萬(wàn)元,圓農民的種田致富夢(mèng)。”
2017年6月,因洪水淹沒(méi)而意外走紅的巨型稻(又稱(chēng)“姚明稻”),近期頻頻見(jiàn)諸報端,人們在驚訝于這種畝產(chǎn)可達1000公斤、最高可生長(cháng)為2.2米的新稻種的同時(shí),也對它背后的研發(fā)團隊產(chǎn)生了好奇:究竟是何方神圣,將神話(huà)變成了現實(shí),讓禾下乘涼不再遙遠?
放棄高薪毅然回國,海歸科學(xué)家開(kāi)啟“中國試驗”
中國科學(xué)院亞熱帶農業(yè)生態(tài)研究所夏新界課題組正是巨型稻的創(chuàng )造者。這支平均年齡不超過(guò)40歲的科學(xué)家團隊,帶頭人夏新界是團隊的“靈魂人物”:一位從事植物分子遺傳學(xué)、遺傳育種和分子生物學(xué)研究20余年的海歸科學(xué)家,2005年獲中國科學(xué)院第十四批引進(jìn)國外杰出人才“百人計劃”資助,毅然回國并在湖南開(kāi)啟他的水稻育種“中國試驗”。
“任何一名愛(ài)國的科研工作者,都會(huì )有一顆科研報國的赤子心。”說(shuō)話(huà)猶帶“湘音”的夏新界,是地地道道的湖南人。
科研成果突出的夏新界,在國外做得如魚(yú)得水。然而,他感覺(jué)似乎缺了點(diǎn)什么。“國內在相關(guān)領(lǐng)域,雖然起步較晚,但發(fā)展勢頭迅猛,尤其是國內巨大的基因庫資源,具有的比較優(yōu)勢無(wú)可匹敵。”2005年,中國科學(xué)院?jiǎn)?dòng)引進(jìn)國外杰出人才的“百人計劃”,夏新界獲得資助,毅然舍棄美國孟山都公司的高職高薪,投向祖國懷抱!
回國后,他先后主持和參與了中科院、國家、湖南省各類(lèi)科研項目15項。最具爆炸性的是,對全球水稻育種界來(lái)說(shuō),一場(chǎng)極具創(chuàng )新意義的水稻新品種開(kāi)啟的“颶風(fēng)”即將來(lái)臨!
從實(shí)驗室到田間,一顆稻種創(chuàng )造的奇跡
2013年,一百畝巨型稻在常德西洞庭種植基地試種成功,畝產(chǎn)達1000公斤;2016年,夏新界課題組和湘豐集團合作,巨型稻產(chǎn)量再次實(shí)現1000公斤/畝。這意味著(zhù),夏新界團隊已成功培育出產(chǎn)能穩定的高生物量巨型水稻!
成功的背后是默默的付出和等待。10余年來(lái),數不清有多少個(gè)日日夜夜,經(jīng)歷了多少風(fēng)風(fēng)雨雨,經(jīng)過(guò)突變體篩選、遠緣雜交選育、分子標記定性改良等多種技術(shù)手段,夏新界團隊在實(shí)驗室先后培育出湘巨1號、湘巨2號等巨型水稻。
“現在,經(jīng)過(guò)培育更新,第一代巨型稻畝產(chǎn)穩定在1000公斤左右, 第二、三代巨型稻將更高產(chǎn)、更優(yōu)質(zhì),且具更好的抗逆性,希望有一天我們能像種植小麥一樣種植巨型稻,減少對水的依敕性。目前,研發(fā)工作進(jìn)展順利。”夏新界說(shuō)。由于巨型稻“身形高大”且產(chǎn)量不菲,很快作為水稻界的“奇葩”一路走紅,并獲得我國雜交水稻之父袁隆平院士及多位水稻專(zhuān)家的一致認同與贊許。
為挖掘巨型稻增產(chǎn)潛力,夏新界課題組與袁隆平院士組建的國家雜交水稻工程研究技術(shù)中心聯(lián)合,通過(guò)多級雜交配種組合篩選技術(shù),開(kāi)展巨型稻雜交組合超高產(chǎn)攻關(guān)研究。
2016年11月,雙方在有“中國種植業(yè)硅谷”之稱(chēng)的三亞水稻種植基地試種巨型稻,并結合“良種+良田+良法+良態(tài)”的“四良”配套技術(shù)的實(shí)施,利用海南冬季特有的光溫,生態(tài)、土壤環(huán)境等條件對育種材料進(jìn)行加壓篩選,繁殖加代。
同時(shí),在湖南邵陽(yáng)、株洲、長(cháng)沙等地,課題組分別進(jìn)行了試種,尤其是位于株洲的試種基地對研究海拔50米至100米巨型稻的種植,具有重大的科研價(jià)值。
在株洲基地,時(shí)刻記者看到水肥充足,處于灌漿期的巨型稻株高超過(guò)1.8米,最高達到2.23米,中等身材的成年人走進(jìn)稻田,一會(huì )兒就沒(méi)入“水稻森林”不見(jiàn)蹤影。經(jīng)測算,一蔸巨型稻平均有35個(gè)左右的稻穗,每穗有的多達800粒稻谷,每千粒稻谷重在28克左右,預計畝產(chǎn)可達1000公斤左右。
“此外,健壯結實(shí)的巨型稻抗病和抗倒伏能力強,病蟲(chóng)害少,茂密的莖葉可為水產(chǎn)和蛙類(lèi)動(dòng)物提供類(lèi)似林間的優(yōu)質(zhì)棲息地。”基地負責人蔣海云告訴時(shí)刻記者。
一般來(lái)說(shuō),稻稈越高的品種越易倒伏,巨型稻有何抗倒伏的秘訣?夏新界介紹說(shuō):“利用優(yōu)勢強大的亞種間組合,使根系十分發(fā)達;稻穗要下垂,使重心下降;利用莖稈非常堅韌和基部節間短、粗、腳重頭輕的稻種資源;栽培時(shí)采取多蔸合植加大株距的方式,這樣多管齊下,就能選育出高度抗倒的超高產(chǎn)組合。”
為保障我國糧食安全和減少貧困提供了新方案
“預測到2020年,我國稻米需求量比2010年要新增150億公斤以上,才能基本滿(mǎn)足人口增加對糧食的需求。”在夏新界看來(lái),當前我國耕地面積急劇減少,水稻種植面積基本已達上限的現狀下,提高單位面積產(chǎn)量是增加水稻總產(chǎn)量的唯一途徑。
多年來(lái),提高單位產(chǎn)量一直是全球水稻育種工作者的首要目標,以袁隆平院士為首的中國團隊一直走在前列。
然而,水稻產(chǎn)量受其本身的總體量(生物量)的制約。“要想在產(chǎn)量上有較大的突破,有必要培育出高生物量的水稻品種,并結合傳統育種手段與現代分子育種方法,以增加品種的產(chǎn)量潛力。”這樣的想法,驅使夏新界投入十余年心血追尋水稻增產(chǎn)秘密。
如今,巨型稻已成為夏新界課題組擁有獨立知識產(chǎn)權的超大生物量水稻新品種,位居全球水稻高產(chǎn)第一方陣。
“下一代巨型稻的畝產(chǎn)目標,瞄準1200—1500公斤,通過(guò)種養結合立體生態(tài)農業(yè)模式,實(shí)現每畝產(chǎn)出至少4萬(wàn)元!”在夏新界的巨型稻發(fā)展藍圖中,瞄準中國農業(yè)的短板,提高中國農民的收入,改變中國農村的面貌,一直是他決心回國并為之奮斗的最大“動(dòng)力源”。
中國式種養模式或“輸送”一帶一路
今年1月,中國科學(xué)院亞熱帶農業(yè)生態(tài)研究所長(cháng)沙農業(yè)環(huán)境觀(guān)測研究站打造了一個(gè)30畝的“巨型稻―青蛙―泥鰍共生”稻田生態(tài)種養基地,實(shí)現青蛙、泥鰍等“和諧共處”,以挖掘巨型稻的產(chǎn)量潛力和生態(tài)效益。
夏新界說(shuō),“這種新型種養模式,充分利用巨型稻的高桿、茂葉特性,營(yíng)造優(yōu)質(zhì)棲息環(huán)境,利于青蛙、魚(yú)等自然生長(cháng),一種多得,尤其適合城市近郊觀(guān)光農莊和農家樂(lè )使用。農民采用這種模式,每畝產(chǎn)出可由目前的不足萬(wàn)元,提高到4萬(wàn)—10萬(wàn)元。”目前,夏新界課題組正與珠海方面展開(kāi)合作,計劃在珠海種植100畝種養結合巨型稻生態(tài)種養示范田。
展望巨型稻的未來(lái),夏新界謹慎而樂(lè )觀(guān),“巨型稻的成功培育和實(shí)現高產(chǎn)、穩產(chǎn),只是一小步,離商業(yè)化和市場(chǎng)化還有很長(cháng)的路要走。但是,我相信,以巨型稻的優(yōu)良品質(zhì)和優(yōu)美外形,實(shí)現市場(chǎng)化目標指日可待。尤其是通過(guò)‘一帶一路’,將巨型稻還有中國式的種養模式輸送給全球人民,是我們最大的期盼。”
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