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“小粒种”破解杂交水稻产业化之困

时间:2022-11-25 15:42人气:来源:  科技日报

  11月23日,长沙,湖南省农科院杂交水稻研究中心二楼的办公室里,主任唐文帮正专注地瞅着桌上并排放着的三捧谷粒。

  “这里面有个创新品种,在种业市场里很火爆。”见到走进来的科技日报笔者,唐文帮笑呵呵地指着其中一捧谷粒说。

  仔细观察,这捧谷粒的确与众不同,个头仅有另外两捧的一半。

  “不要小看它,它‘生’出的‘娃’可正常呢。”唐文帮介绍。

  “小粒种,大粒稻”——就是这个不起眼的“小个子”品种,可以完美匹配我国现有“种情”,实现全程机械化制种与种植。在有效降低农户用种成本的同时,它还能让杂交水稻更高产、更优质。

  降低用种成本,他打起“小”算盘

  杂交水稻,被联合国粮农组织列为解决发展中国家粮食短缺问题的首选技术。在以袁隆平院士为首的科研人员的不懈努力下,我国杂交水稻技术长期保持世界领先,种植面积也一度呈增长态势。但近年来,杂交水稻种植面积开始“缩水”。

  一方面,水稻种植方式正朝着规模化、机械化快速转型。轻简化的栽培方式,使农田用种量增加了约3倍。另一方面,杂交稻制种仍沿袭传统人力模式,跟不上种植全程机械化的节奏。

  制种成本高,种植用种量不减反增,带来了农民种植成本的较快增长,也成为制约杂交水稻面积扩大和可持续发展之困。要想解困,只能从降低制种成本、减少种植用种量两个途径入手。

  2009年,唐文帮打起“小”算盘:研发一种可结出大粒稻谷的“小粒种”,既降低制种成本,又减少用种量。彼时,他还是湖南农业大学的一名教授。

  “在我之前也有专家提出‘小粒种’设想,但他们设想的‘小粒种’,只比普通品种小一点。从产业化角度,我认为只有和普通品种大小有明显区分,才能显著降低用种量。”唐文帮说。

  设想很丰满,验证很骨感。“小”到什么程度,团队走了不少弯路。

  最初,唐文帮一度认为种子越小越好。为找到“越小越好”的不育系(“母本”)材料,他们跑到全国各地去寻觅。

  众里寻“她”千百度,看“天色”觅得小粒不育系

  寻常育种,都在大太阳下进行。对“小粒种”而言,太阳光线太烈反而不利于找到种质材料。于是,团队每天第一件事,就是“看天色”。“逮”着阴天或下雨天,他们立刻全副武装钻到田地里。

  终于,他们找到了一个赛一个“小”的不育系材料。普通杂交稻种子的千粒重(1000颗种子的重量)约为25—26克。唐文帮团队找到的最小不育系种质资源,千粒重仅有7—8克。

  但经过两三年的探索和实践,他们发现,“完美千粒重”并非越小越好,而应在13到15克之间。

  “现在不管什么品种,我瞅一眼就能估摸出它们的‘千粒重’,但当时却很艰难。”唐文帮回忆。每年,团队要完成上万份育种材料的搜集,并对它们逐一进行千粒重测量。方法“简单粗暴”:凭人工,从每份材料中数出一千颗种子,再称重记录。“十几个人同时干,都要花一个多月,这个过程很痛苦,甚至有点‘不堪回首’。”

  在这种枯燥无味的“往复”中,唐文帮遇到了“粒形特别漂亮”的“她”——“2014年10月,我们在云南保山寻到了‘她’。基于对‘她’的遗传改良,我们培育了第一个小粒两系不育系。”

  制种机械化,帮母本“找对象”

  传统杂交稻制种,采用“一行父本间隔8—10行母本”的人工种植方式。“小粒种”要实现机械化混播混收(即父本母本混合播种,育成的种子与父本混合收割)的目标,就只有在它与其父本存在个体上大小的显著差异时,才能实现。因此,它的“亲爹”只能是“大个儿”。

  “大部分普通种子的父本,有现成的材料资源。但‘小粒种’只能根据每个母本的特点,为她单独‘培育对象’。所以,创制父本是研究中的另一难点。”唐文帮说。

  2019年,团队培育出的第一个“小粒种”杂交稻品种通过国家审定。这期间,他们还发明了基于粒厚的机械分选技术,研制了专业分选机械,完成了制种机械化过程里的“机械”研究。

  通过创立小粒型不育系高效制种新体系,团队开辟了杂交水稻全程机械化制种新途径。与传统制种方式相比,“小粒种”制种效益提高了36.3%以上。

  截至目前,项目成果累计示范推广323.5万亩。按每亩节省用种成本37.5元计算,共计节约1.21亿元,助力增产稻谷9453.9万公斤,新增社会效益3.76亿元。

  降低种植难度,给“小粒种”穿上“糖衣”

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