“中科發早粳1號”系列雙季早粳稻新品種選育成功

中國網/中國發展門戶網訊  7月19日，雙季早粳水稻新品種“中科發早粳1號”現場會在江西省上高縣舉行。200畝示范片里金色稻浪翻滾，新品種在機插秧、人工插秧、直播和拋秧等4種栽培模式下均表現優異，尤其在苗期抗冷、抗旱、成熟期抗穗發芽等農藝性狀中表現突出，且外觀品質優、味道好，豐收在即。

這一新品種實現了我國雙季早粳稻“零的突破”。它意味著，今后提前一個季度就能吃上好吃的新粳米了！

“中國有14億人口，要吃飽、吃好飯，是個大事。”利用分子精準設計育種技術，中國科學院遺傳與發育生物學研究所李家洋院士朝著理想又前進了一步。 

李家洋院士（左）在上高縣示范片查看水稻生長情況。 新華社記者 周密 攝

持續數十年的夢想

我國是世界上水稻產量第一大國。然而，一直以來，雙季早粳品種在我國水稻生產中是一個空白。

我國雙季早稻生產共有13個省，全部分布在南方低緯度地區，其中湖南、廣西、江西、廣東等4省區播種面積占全國的75%以上。根據2020年國家統計局公布的全國早稻生產數據，全國早稻播種面積4751千公頃（7126萬畝），全國早稻總產量2729萬噸（546億斤），全國早稻單產5745.0公斤/公頃（383.0公斤/畝）。

然而，我國所有的雙季早稻品種均為秈稻，目前國家設立的雙季早稻品種審定組只有早秈組。早秈稻是在3月中下旬播種、7月中下旬收獲（生長期100-120天）的南方秈稻品種。早秈稻品種尤其是長江中下游的品種由于其整體品質較差，大部分作為儲備糧或工業用糧使用。

同早秈稻相比，生長在高緯度地區的粳稻品種具有抗逆性強、株型優、米質優、食味佳等明顯優點。

加速培育優良雙季早粳品種及其推廣應用，可以極大的提高早稻米的品質和商業價值，不僅為農民增加經濟效益，同時可將我國優質新米的上架期提前2-3個月。

盡管育種家已經嘗試了幾十年，卻一直未能培育出在實際生產中使用的雙季早粳稻新品種。

為主糧供應“端上第一碗飯”

“中科發早粳1號”實現了我國雙季早粳品種“零的突破”，大大提升了早稻米的品質。 

“中科發1號早粳稻”在江西省上高縣測產現場。 新華社記者 周密 攝

據悉，這一雙季早粳新品種屬于早稻中遲熟類型品種。2020年在江西高安縣和浙江永康市的早稻品種比較試驗及多點試驗中，平均株高90厘米左右，平均每穗總粒數超110粒左右，結實率可達85%以上，千粒重26克左右，平均畝產在500公斤以上。

2021年在江西省上高縣207畝的示范片中，測產專家組選取機插秧田1.6畝和拋秧田2畝各一塊，實測產量分別為機插秧田平均畝產達613.73公斤，拋秧田平均畝產達530.31公斤。機插秧田和拋秧田平均畝產567.64公斤。

不止如此，新品種抗逆性強，尤其苗期耐寒、后期抗穗發芽方面尤為突出，米外觀品質優良，長寬比達3.0。主要米質指標達到優質二級米標準，食味佳。

“將雙季早秈稻品種改為雙季早粳稻品種，可以將優質新米提前兩至三個月上市，為我國主糧供應端上第一碗飯。”李家洋說。

“中科發早粳1號”新種質為我國優質稻改良示范出新的方向，具有重要科學意義和應用價值。新種質誕生的背后，蘊含著強大的技術支撐：分子精準設計育種。

李家洋團隊長期從事高等植物生長發育與代謝調控的機理研究，在我國率先建立了植物基因圖位克隆技術方法體系，克隆了影響水稻株型、分蘗數目、株高、分蘗角度、穗大小、穗型、莖稈強度等株型特征的一系列重要基因，分離鑒定了水稻抗性淀粉合成等重要基因，為培育高產優質水稻新品種奠定了堅實的理論基礎,并率先提出了“分子設計育種”的理念，大幅提升了水稻品種培育效率。

針對長江中下游地區早稻生產中所遇到的問題，此次研究團隊以優異稻米品質基因為主線，結合高產及理想株型基因等，運用分子精準設計育種的理念和技術，選擇最佳親本通過雜交選擇，最終育成具有優質、高產、抗寒和抗穗發芽的全新“中科發”雙季早粳新品種。這是在中國科學院A類戰略性先導科技專項“種子精準設計與創造”支持下產生的重要成果。

“定制”一棵理想水稻

用李家洋的話說，“分子精準設計”就像組裝一臺電腦。“想要什么樣的水稻，把相關的水稻基因組合在一起，就可以培育出滿足需要的種子。”

與常規育種技術相比，“分子精準設計”育種不僅克服了育種周期長、偶然性大和育種效率低下等缺點，還可以對當前品種的缺點進行精確改良，實現多個優良性狀的聚合。目前李家洋團隊先后訂制了多個具備高產、優質、高效、高抗等諸多優良性狀的“理想水稻”。

他們創建的北方稻區的“中科發”系列水稻新品種和南方稻區的“嘉優中科”系列水稻新品種，均實現了高產優質多抗水稻的高效培育。截至目前，2018年通過國審的“中科發5號”等系列品種在黑龍江、吉林、遼寧等省區推廣面積達200萬畝以上；2017年成功實現萬畝示范的優質高產水稻品種“嘉優中科”系列推廣面積已逾100萬畝。

李家洋團隊的“水稻高產優質性狀形成的分子機理及品種設計”研究成果分別于2017年獲國家自然科學獎一等獎和2018年未來科學大獎。這些從科學理論到生產實踐的成功范例，將會極大推動作物傳統育種向高效、精準、定向的分子設計育種轉變。

“精準設計”水稻不僅有助于保障國家的糧食安全，還有助滿足“眾口難調”的個性化需求。中國地域遼闊，生態環境和消費喜好差異大，所需水稻品種也各不相同。目前，李家洋和團隊正在嘗試“定制”針對特殊人群的稻米，如針對糖尿病人的低淀粉，以培育出滿足個性化需求的水稻。 

五位院士試吃中科發早粳1號。 新華社記者 周密 攝

“我覺得我國的水稻育種研究目前在國際上處于第一方陣。”李家洋自豪地說。但他同時表示，挑戰猶存。盡管目前水稻育種材料聚集了大部分優良性狀，但仍然需要升級與完善。同時，由于我國目前尚未對基因編輯育種建立相關標準，對農作物的精準設計仍然只是處于第一階段而無法實現其在生產上的應用。