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全球速看:科學(xué)家的水稻熟了 在大田中尋找最特殊的稻子
發(fā)布日期: 2022-10-14 16:41:14 來源: 新京報

十月深秋,莊稼成熟了。北方廣袤的農(nóng)田,退去了未成熟的青綠、嫩黃,水稻、玉米、大豆,慢慢變成了和土壤一樣深沉的顏色。

北京六環(huán)外,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所昌平試驗基地中,來自作科所的科研人員和學(xué)生們,正在收獲特殊的水稻,他們走在稻田中,在千萬株稻子中,尋找他們心目中最好的那一株。

這些收獲的稻種,將作為特殊的資源保存,下一次,它們可能會南下數(shù)千里,在海南溫暖濕潤的土地上種植,成熟后再收獲,重新回到北京北郊的試驗基地中,如此反復(fù),一代代繁衍、選育。


(資料圖)

科研水稻收獲。新京報記者 王穎 攝

來自國家作物種質(zhì)庫的種子們

進(jìn)入十月后,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作科所副研究員馬小定,幾乎常駐在這片北郊的試驗基地中,這里有他負(fù)責(zé)的11畝稻田。

和普通的稻田不同,這里看起來有些斑駁和雜亂,稻田里的稻子高矮不齊,顏色也不同,有些稻葉已經(jīng)干枯,飽滿的稻谷變成了褐色,有些還有隱隱的綠色。

科研稻田披上了成熟的金黃色。新京報記者 王穎 攝

11畝土地上,種植著“十四五”國家重點研發(fā)計劃項目所研究的4000份水稻種質(zhì)資源。這些資源有些來自保存著50多萬份種質(zhì)資源的國家作物種質(zhì)庫,有些來自全國各地科研和育種單位培育的品種,還有一些是從世界各國收集的種質(zhì)。

一塊大約1.5平方米的地方,生長著一片格外顯眼的水稻,稻穗上的稻谷是紫色的,馬小定告訴記者,其實,這一小片紫色稻谷,是不同的三份資源,它們的外觀有些像,外人很難分辨出來,但在研究人員的眼中,一眼就能發(fā)現(xiàn)他們的不同。

馬小定是作科所作物種質(zhì)資源中心的一名普通科研人員,12年前,他剛剛工作時,就開始和這片稻田打交道了。他的工作主要包括搜集、保存、繁殖、更新從全國各地和世界各國收集的水稻資源,同時鑒定篩選具有耐高溫、抗旱、耐寒和耐鹽堿等優(yōu)良性狀的資源,供給科研人員和育種家使用。

稻田里的稻子性狀各異,有些修長苗條,有些粗壯矮小,有些穗粒飽滿,有些穗粒雖多卻不那么圓潤,馬小定告訴記者,種質(zhì)資源是培育新品種的基礎(chǔ),在億萬個資源中,發(fā)現(xiàn)那些具有優(yōu)異性狀的材料,通過不斷的選擇和培育,最終才有可能形成一個新的優(yōu)良品種。而一個優(yōu)良品種的出現(xiàn),會改變很多地方,很多人的生活。

“鬼稻子”是科學(xué)家的寶貝

在這片稻田中,有一小塊特別的稻子,這些稻子植株高大、稻穗松散,稻殼帶一點兒黑色,這是一種名為“雜草稻”的水稻材料。

“雜草稻”不是野生稻,也不是育成的栽培品種,作科所作物種質(zhì)資源中心助理研究員韓冰告訴記者,雜草稻是伴隨栽培稻生長的一種“雜草型稻”,一般表現(xiàn)為植株高大、種皮紅色等特點。雜草稻往往更容易在直播稻田中出現(xiàn),直播即直接播種,不經(jīng)過育苗、插秧等過程,其具有節(jié)省人工,效率高等優(yōu)點。一塊稻田,連續(xù)直播幾年之后,這種植株高大、落粒性強(qiáng)、生命力旺盛的稻子就會出現(xiàn),又被農(nóng)民稱為“鬼稻子”。

這種特別的稻子也引起了科學(xué)家們的興趣,科學(xué)家發(fā)現(xiàn),這些像“雜草”一樣的稻子,雖然產(chǎn)量性狀并不突出,卻具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性,比如早期生長旺盛、抗旱、耐直播、抗病蟲等,可能成為優(yōu)秀的育種材料。

科學(xué)家把收集的不同品種水稻分類放入袋子中。新京報記者 王穎 攝

迄今為止,“雜草稻”出現(xiàn)的原因,還沒有完全明確,不過,有一種認(rèn)可度相對較高的觀點,認(rèn)為“雜草稻”是水稻繁衍中的一種“去馴化”現(xiàn)象,也是“返祖現(xiàn)象”。韓冰解釋,農(nóng)民種植的栽培稻,是野生稻經(jīng)過長期自然選擇和人工馴化而來,這些栽培稻具有優(yōu)異的生產(chǎn)性狀,但也失去一些原本的野性,雜草稻正是在這些經(jīng)過人類長期馴化的栽培稻的基礎(chǔ)上,恢復(fù)了其祖先的部分“野性”,比如落粒性、抗逆性等,即是“返祖現(xiàn)象”。

在千萬株種子中,尋找最好的那一株

昌平試驗基地是作科所在北京的基地之一,許許多多的科學(xué)家,常年在這里種植、觀察、研究和收獲。

基地里的種植周而復(fù)始,小麥、大豆、高粱、玉米、水稻……10月中旬,玉米已經(jīng)基本收獲完畢,但大豆、水稻、高粱等,還在收獲之中。

科學(xué)家們的秋收,和普通農(nóng)民完全不同。這里種植的大部分是處在育種過程中的材料,每一份材料,可能只有幾株。如果仔細(xì)看,其實每一種材料,都有一個“身份牌”,在種植之初,科學(xué)家們都會為它們編號,并加以標(biāo)識。

稻田里也有不同的編號。新京報記者 王穎 攝

整個生長過程中,每一個關(guān)鍵節(jié)點都要收集、記錄數(shù)據(jù),最終進(jìn)行綜合考量。生長速度、株形高矮、對水肥的反應(yīng)、不同土壤中的表現(xiàn)……都是衡量一個材料的因素。

在昌平基地,從每年的5月播種,到10月秋收,科學(xué)家們需要長期觀察每一株水稻的長勢,而收獲,只是整個周期的一小部分。

10月9日起,來自作科所的馬小定和韓冰博士,帶著他們的學(xué)生和工作人員,就開始了一年一度的秋季收獲。他們收割的工具不是鐮刀,而是一把剪刀。他們小心翼翼地走在稻田中,仔細(xì)辨別每一份資源,用剪刀將稻穗剪下來,帶著標(biāo)識牌一起,裝在半透明的紗制袋子中,晾曬、脫粒、整理后,再進(jìn)行下一步實驗,比如進(jìn)行基因型鑒定等。

沒有被選擇的稻子,留在稻田里,統(tǒng)一收割,那時候,收割機(jī)才會進(jìn)入田間,將剩余的水稻一起回收。

種子的成長,需要漫長的時間

今年的北京,氣溫比往年冷得更快,秋收也更早一點兒。

另一塊稻田中,水稻的長勢稍微整齊一點兒,可以明顯看出每一塊的不同。

稻田中的一部分,是北方水稻國家區(qū)試的試驗田,種植著很多正在審定中的水稻品系,這是水稻育種的最后一步,需要連續(xù)種植三年,每一種都需要重復(fù)種植并設(shè)對照組。

收集的水稻分別放在不同的袋子中。新京報記者 王穎 攝

沿著稻田往前,一路上是不同育種階段的水稻材料,一直到另一端,是最初雜交的水稻后代。作科所農(nóng)藝師袁隆照正在收獲一批雜交材料。他告訴記者,從最初的雜交,到一代代選育,同時每年都要南繁加代,最終育成一個品種的時間,大約在10年左右。

在今天,隨著分子生物學(xué)、基因組學(xué)等前沿科技的發(fā)展,育種技術(shù)已經(jīng)有了長足的進(jìn)步,同時,南繁育種愈加繁榮,海南溫暖的氣候,可以讓許多育種材料多種一代,這也縮短了育種的時間,但即便如此,育種也不是一件容易的事情,仍要通過漫長的時間,才有可能在無數(shù)材料中,找到一個足以讓育種家滿意的新品種。

甚至有時候,還需要一點兒運(yùn)氣。比如一場大風(fēng),可能讓一些彌足珍貴的材料倒伏,影響種子的收獲;一場早來的寒潮,也可能讓原本可以成熟的材料,出現(xiàn)灌漿不足,結(jié)果無法使用……

這些都是育種所必須克服的難題。在這個占地面積664畝、耕地面積530畝的試驗基地中,許多來自作科所的科學(xué)家們,年復(fù)一年地在這里播種、耕耘、選育。他們的莊稼盡管也和農(nóng)民一樣春種秋收,但他們的工作周期卻更加漫長,從種下最初兩株用來雜交的種子,到收獲一??梢韵蜣r(nóng)民推廣的種子,需要很長很長的時間。

新京報記者 周懷宗 陳超

編輯 張樹婧 校對 陳荻雁

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