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寻求杂交水稻之路:从满足到追求美食

2019-11-26 17:16    来源:中华健康网  本站:www.cn-jk.cn   责编:陈党生

对中国人来说,杂交水稻是一个熟悉的术语。如果我们从20世纪70年代开始推广杂交水稻,我们已经经历了40年的风雨。在科学技术的帮助下,杂交水稻的产量不断创新高。随着科学技术的进步,杂交水稻的技术含量也在不断创新。例如,口味和产量成为当今新的科研成果。你知道多少关于大米从饱到好的科技故事?如何保证“新旧交替”过程中作物品种的可持续发展?我们邀请了来自中国科学院和国家种子银行的两位专家为我们的读者做一个简单的科普。

人们以食物为天,以大米为第一。大米是超过65%的中国人口的主要食物。随着杂交水稻的迅速发展和产量的不断提高,杂交水稻之父袁隆平被授予“共和国勋章”,水稻遗传学家卢永根成为报纸上的热点。两位国宝级水稻院士的动态跟踪研究一度引发了水稻育种的研究热点。近日,《中国妇女报》、《中国妇女网》记者采访了中国农业科学院作物科学研究所水稻分子设计技术与应用创新团队首席专家徐建龙和国家种质库研究员陈晓玲。

产量英雄:解决饱足问题

目前,我国杂交水稻种植技术已推广到亚洲和非洲许多国家。那么,除了众所周知的杂交水稻,中国还有其他的水稻品种吗?

“现在有两种水稻,杂交水稻和传统水稻。”徐建龙告诉记者,传统水稻可以保持,也就是说,农民可以通过育种和提纯来保持这个品种的特性不变,并且可以在第一年之后的第二年继续种植。杂交水稻是两个传统水稻品种(母本为不育系,父本为恢复系)的杂交品种。由于第一代杂交水稻的强大优势,每年都使用第一代杂交水稻种子,但不适合保存种子。如果保留并重新种植杂交水稻,这些性状将与第二代分离,“例如,它会长得高、短、早熟和晚熟;味道也会改变,有的好吃,有的不好吃,整体产量会下降。”

为什么要发展杂交水稻?徐建龙介绍说,在现代育种技术推广之前,老百姓的品种被称为农家品种,是农民自己挑选的。一般来说,稻草比较高,风来的时候很容易掉下来。生长周期长,一年只能种植一季,产量低。一亩可产300-400斤左右。20世纪60年代,利用杂交育种技术,引入矮秆基因,使农业水稻由高秆转变为矮秆,培育出“绿色革命”半矮秆水稻品种,解决了水稻容易倒伏的问题。半矮化品种施肥多,产量高;它们的生长期也很短,每年早晚可以种植两个季节。因此,从高茎秆到半矮秆,水稻产量每个季节增加15%。同一块土地的总产量每年都有很大的增长。

“需要强调的是,传统水稻也是通过杂交技术培育的,这不是一个概念。杂交水稻是一种以不育系为母本,以恢复系为恢复系的杂交水稻。徐建龙补充说:“对于常规水稻来说,从高杆到半矮秆,其实就是常规水稻本身,只是通过杂交使高杆变为矮秆,易感病害变为病害,低产量变为高产,从而培育出性状更加优良的品种。”徐建龙告诉记者,中国最早的矮米品种是由农民在田间挑选出来的。当时虽然是矮生植物,但抗病能力不强,产量不高。育种专家将找到抗病高产品种,并将它们进行杂交,将所有需要的优良性状集中在一个品种上,然后开发出更好的常规水稻品种。

杂交水稻在中国的推广始于20世纪70年代。到2015年,中国水稻种植面积约4.5亿亩,杂交水稻面积约占51%,常规水稻种植面积约49%。目前,杂交水稻种植面积减少到2亿亩左右,常规水稻种植面积增加到2.4亿亩左右。常规水稻的种植面积大于杂交水稻。“在过去,增加粮食产量是首要任务,杂交水稻的亩产比常规水稻高15% - 20%。解决了衣食问题后,人们开始重视大米的品质和味道。目前,杂交水稻普遍不如传统水稻美味。此外,近年来,在生产中大量采用机械插秧和直播,导致每亩种子数较多,与杂交稻相比,常规稻节省了种子成本。因此,优质常规稻的种植面积正在增加。徐建龙说。

技术的进一步进步:杂交水稻可以产生良好的味道

难道我们不能同时拥有大米的好味道和产量吗?答案是令人愉快的。杂交水稻并没有在不受欢迎的阶段停止。目前,随着育种专家的不断提高,杂交水稻也有了美味的食物。例如,在广西和广东,有许多“丝米”,米长而细,味道很好。一般情况下,优质杂交稻的亩产比以前的低味杂交稻低,但比优质常规稻高。

水稻的优良品质、抗病性、抗旱性等性状均受基因控制。好的基因可以通过各种方式转移到同一个个体上,从而培育出理想的品种。杂交是最常用的方法。“例如,一种是‘美味但不抗病’的品种,另一种是‘抗病但不美味’的品种。通过杂交这两个品种,你可以选择一个‘美味但抗病’的品种。”徐建龙说。他说,杂交水稻不是转基因产品,针对的是容易混淆杂交技术和转基因技术的“技术小白”。转基因产品是指水稻本身不具有这种基因,但将其他物种的功能基因引入水稻是种间的。同一品种的水稻不叫转基因,而是不同品种的水稻杂交

“废弃但未使用”的农作物品种被保存在专门的仓库里

通过育种技术,农作物品种继续“以新代旧”。那么,最初的农作物种子是否因为不再种植而完全“灭绝”了呢?事实并非如此。徐建龙告诉记者,以水稻为例,无论是早期栽培的品种还是变矮后的常规品种,“所有批准的品种都保存在国家种质资源库中。”

为安全保护农作物种质资源,中国以国家农作物种质库为核心,建立了包括国家长期种质库1个、重复种质库1个、中期种质库10个、种质库43个、原生地保护点205个在内的长期、重复、中期种质圃和原生地保护体系。保存有农作物种质资源50多万份,种质资源2114种,居世界第二位。

据国家财政研究员陈晓玲介绍,国家财政建于1986年,总建筑面积3200平方米。到目前为止,国家财政已保存了水稻、小麦、玉米、大豆等374种(877种)作物资源443000种,保存了菊芋、山药、香蕉等40种(60种)无性生殖作物资源537种,保存了苹果、桃子、桑树等17种(29种)无性生殖作物资源623种。目前,我国保存的农作物种质资源80%为原生资源。种子贮藏温度- 18℃,相对湿度小于50%,种子初发芽率大于85%,种子含水量为5% - 8%。在此条件下,大多数农作物种子的安全贮藏寿命可达50年以上。

那么,为什么国家要花费人力、物力和财力来保存这些种子呢?“种子保存。例如,对于一个品种,如果农民不再种植它或收集它来保存,它将永远消失。种质库中种质资源的收集将得到保存。这样,当将来需要这个品种时,就可以在国家图书馆找到它。”陈先生说。

国家银行为全国1600多个单位提供了26万多种农作物种质资源。一种来自云南省德宏州芒市哲芳镇的当地水稻品种被称为“无糠”。它是一种“浙方工米”,因为它的大米是软的和冷的。20世纪六七十年代,随着高产矮秆稻大面积推广,越来越少的人不种稻壳,几乎消失。然而,这些种子被国家种质库保存了下来。经过40年的生产淘汰,通过种质库的引进,现已形成云南省优质大米品牌。陈哲芳说,如果40年前它没有被收集到种质库,它可能已经灭绝了,今天它将不能吃“哲方米”的大米。

“从育种研究的角度来看,这些种子也需要保存。”徐建龙说。因为不同的品种有不同的基因,所以需要识别好的基因。例如,一个品种有很好的抗性基因。当它不生病的时候,你看不到它有抵抗基因。然而,如果我们把它带到病区种植,并找出该品种的抗病性,我们可以通过育种技术找到抗病基因。当抗病基因在育种中被需要时,它将被使用。”

陈晓玲介绍说,现有的国家银行已经饱和,不能满足我国农作物种质资源开发的需要。新的国家农作物种质银行开始今年2月正在建设中,存储容量的150万份(110万份低温种子银行,100000份试管苗银行,200000份超低温度银行和100000份DNA),将满足作物育种的需要,基础研究、工业发展等方面在未来50年。

 

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