日前,中國(guó)農(nóng)科院作科所傳出喜訊:由該所黎志康研究員牽頭的“為非洲和亞洲資源貧瘠地區(qū)培育綠色超級(jí)稻”項(xiàng)目在京結(jié)題。
該項(xiàng)目采用創(chuàng)新的綠色超級(jí)稻分子育種技術(shù)和策略,為“一帶一路”沿線18個(gè)國(guó)家和地區(qū)培育了高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗的綠色超級(jí)稻新品種,創(chuàng)造了巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
適應(yīng)發(fā)展需要
2004年9月,中國(guó)科學(xué)院院士張啟發(fā)*提出了“綠色水稻”概念。
次年,《分子植物育種》發(fā)表了3篇學(xué)術(shù)論文,分別是張啟發(fā)撰寫(xiě)的《綠色超級(jí)稻培育的設(shè)想》,中國(guó)農(nóng)科院、IRRI(國(guó)際水稻研究所)黎志康寫(xiě)的《我國(guó)水稻分子育種計(jì)劃的策略》以及上海市農(nóng)業(yè)生物基因中心的羅利軍撰寫(xiě)的《水稻等基因?qū)胂禈?gòu)建與分子技術(shù)育種》。
3位科學(xué)家分別從不同層面和角度思考了同一個(gè)問(wèn)題,即“水稻育種的長(zhǎng)遠(yuǎn)、可持續(xù)發(fā)展”。由此,“綠色水稻”正式更名為“綠色超級(jí)稻”。
對(duì)于這樣一個(gè)新概念,科學(xué)界是如何定義的?黎志康用16個(gè)字概括:少打農(nóng)藥、少施化肥、節(jié)水抗旱、優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。
那么,由中國(guó)人提出的“綠色超級(jí)稻”概念,又是如何被國(guó)際上認(rèn)可,從而走向世界各國(guó)的呢?
這恐怕要從黎志康的個(gè)人經(jīng)歷說(shuō)起。1990年至2003年,黎志康先后在美國(guó)德州農(nóng)工大學(xué)和菲律賓國(guó)際水稻所工作?;貒?guó)后,他擔(dān)任國(guó)際水稻研究所駐中國(guó)代表科學(xué)家。
2008年,微軟創(chuàng)始人比爾·蓋茨來(lái)到北京,專門(mén)參觀了中國(guó)農(nóng)科院黎志康的實(shí)驗(yàn)室,并與他談了近50分鐘,談話的核心內(nèi)容就是:如何為第三世界國(guó)家解決糧食問(wèn)題?
黎志康提出,要用傳統(tǒng)育種和分子育種相結(jié)合的方式,研制出一批適應(yīng)第三世界國(guó)家發(fā)展需要的水稻品種,從而解決當(dāng)?shù)乩习傩盏某燥垎?wèn)題。
于是,2008年,“為非洲和亞洲資源貧瘠地區(qū)培育綠色超級(jí)稻”項(xiàng)目在中國(guó)政府與比爾及梅琳達(dá)·蓋茨基金會(huì)聯(lián)合資助下應(yīng)運(yùn)而生。
項(xiàng)目規(guī)劃為10年,分3期執(zhí)行。主要目標(biāo)國(guó)家包括9個(gè)亞洲國(guó)家(菲律賓、越南、老撾、柬埔寨、印度尼西亞、斯里蘭卡、孟加拉國(guó)、印度和巴基斯坦),9個(gè)非洲國(guó)家(莫桑比克、坦桑尼亞、盧旺達(dá)、埃塞俄比亞、烏干達(dá)、利比里亞、尼日利亞、馬里和塞內(nèi)加爾)以及中國(guó)五省區(qū)(寧夏、貴州、四川、云南和廣西)。
黎志康表示,項(xiàng)目的10年長(zhǎng)期目標(biāo)是在亞洲和非洲撒哈拉邊緣及中國(guó)五省區(qū)快速培育和推廣綠色超級(jí)稻新品種,使這些地區(qū)的小農(nóng)戶平均水稻生產(chǎn)能力提高20%以上,使目標(biāo)國(guó)家地區(qū)3000多萬(wàn)農(nóng)民的收入顯著增加。
截至目前,綠色超級(jí)稻項(xiàng)目在18個(gè)非洲和亞洲國(guó)家試種、審定和推廣,審定高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗的品種78個(gè),累計(jì)推廣面積達(dá)612萬(wàn)公頃。
植入優(yōu)良基因
水稻是世界三大糧食作物之一,也是世界上*普遍、*廣泛被人們認(rèn)可的主食。在綠色超級(jí)稻走出國(guó)門(mén)之前,各國(guó)也有自己的水稻品種,但是普遍存在品種不優(yōu)質(zhì)、產(chǎn)量偏低、抗自然災(zāi)害能力偏弱等問(wèn)題。
2013年,一場(chǎng)巨大的臺(tái)風(fēng)“海燕”襲擊了菲律賓中部的萊特島,對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)造成了毀滅性打擊,大片稻田顆粒無(wú)收。
然而值得慶幸的是,在這場(chǎng)臺(tái)風(fēng)之前,當(dāng)?shù)匾恍┺r(nóng)民從菲律賓水稻所獲得了一些綠色超級(jí)稻8號(hào),并嘗試性地進(jìn)行了播種。令人驚奇的是,臺(tái)風(fēng)過(guò)后,這些來(lái)自中國(guó)的水稻品種不僅存活了下來(lái),還獲得了一定的產(chǎn)量。
當(dāng)?shù)匾晃晦r(nóng)民表示,他從這次試種中采收了12麻袋稻米,并以采收的種子進(jìn)行了第二次試種,共采收70袋稻米,每袋重45至50千克,比其他品種的收成多了一倍。而且,稻米的品質(zhì)高,口感好。
除了生命力頑強(qiáng)和高產(chǎn),綠色超級(jí)稻8號(hào)還是一個(gè)早熟品種。這意味著農(nóng)民可以在11月臺(tái)風(fēng)到來(lái)之前就開(kāi)始收割水稻。
如此好的稻米,是如何被研制出來(lái)的呢?
黎志康介紹說(shuō),綠色超級(jí)稻所涵蓋的78個(gè)品種中,其親本基本是來(lái)自中國(guó)南方的水稻品種。在此基礎(chǔ)上,黎志康帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)針對(duì)各個(gè)國(guó)家的不同需求,對(duì)水稻的親本進(jìn)行了“設(shè)計(jì)”和“改造”。
“想讓綠色超級(jí)稻擁有*優(yōu)良的基因組合,就要在現(xiàn)有優(yōu)良品種的基礎(chǔ)上,把其所缺少的目標(biāo)優(yōu)良基因‘植入’,培育出一批保留原有高產(chǎn)品種的優(yōu)良性狀但獲得不同新的綠色性狀組合的優(yōu)異后代。”黎志康說(shuō),比如,在臺(tái)風(fēng)雨水偏多的沿海地區(qū),就需要選取抗?jié)车钠贩N,在非洲等干旱地區(qū),要選取抗旱品種。
印度泰倫加納邦瓦朗加爾的一名農(nóng)民擁有40年水稻種植經(jīng)驗(yàn),他從電視上看到綠色超級(jí)稻品種,并在自家5公頃土地上進(jìn)行了種植,結(jié)果讓他驚喜不已。此后,他推薦面臨灌溉和鹽堿性問(wèn)題的鄰居、朋友都采用這個(gè)中國(guó)品種。
項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員王文生介紹,項(xiàng)目資助了獨(dú)立專業(yè)人員在菲律賓、越南、孟加拉、印度、莫桑比克和烏干達(dá)分別進(jìn)行了系統(tǒng)的項(xiàng)目社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估。報(bào)告顯示,在菲律賓和孟加拉國(guó)望天田和灌溉生態(tài)系統(tǒng)種植新培育的綠色超級(jí)稻品種,比當(dāng)?shù)刂髟运酒贩N平均每公頃增產(chǎn)0.89至1.83噸,平均每公頃增收230.9美元。按此推算,到目前為止,非洲和亞洲目標(biāo)國(guó)家的農(nóng)戶增收達(dá)14億美元。
蓋茨基金會(huì)*項(xiàng)目官員加里·阿特林認(rèn)為,綠色超級(jí)稻項(xiàng)目達(dá)到了預(yù)期目標(biāo),中國(guó)一些品種資源在亞洲和非洲國(guó)家發(fā)揮的作用甚至超過(guò)預(yù)期,同時(shí),項(xiàng)目還實(shí)現(xiàn)了多個(gè)國(guó)家各層級(jí)科研機(jī)構(gòu)、科學(xué)家共同合作。
成果“頂天立地”
面對(duì)全球極端氣候頻繁出現(xiàn)的情況,提高亞洲和非洲大部分雨養(yǎng)地區(qū)的水稻生產(chǎn)能力、維持全球灌溉稻田的稻米生產(chǎn)力是未來(lái)幾十年全球水稻育種專家面臨的*挑戰(zhàn)。
綠色超級(jí)稻被定義為在較少投入的情況下能穩(wěn)定高產(chǎn)的水稻品種,尤其對(duì)頻繁氣候變化引起的極端逆境的干擾具有較強(qiáng)抵抗力和恢復(fù)力,是為了應(yīng)對(duì)未來(lái)水稻生產(chǎn)面臨挑戰(zhàn)而提出的重要概念。項(xiàng)目在實(shí)施的10年中,實(shí)現(xiàn)了“頂天立地”的重大成果。
在理論研究上,完成了全球*的植物基因組重測(cè)序項(xiàng)目:3000份水稻核心種質(zhì)的全基因組重測(cè)序,在全基因組水平上剖析了水稻核心種質(zhì)的基因組多樣性,推動(dòng)了水稻功能基因組研究成果在育種上的應(yīng)用。
在實(shí)踐上,采用分子育種技術(shù)和策略,培育出一批抗旱、耐鹽、耐淹、養(yǎng)分高效的新品種,實(shí)現(xiàn)水稻生產(chǎn)中少用農(nóng)藥、少施化肥、節(jié)水抗旱、優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的目標(biāo)。
黎志康表示,在短期內(nèi)要培育更多更好的適應(yīng)氣候變化的綠色超級(jí)稻品種,并配套相應(yīng)的綠色增產(chǎn)增效技術(shù),*化地發(fā)揮綠色超級(jí)稻品種在這些目標(biāo)國(guó)家的增產(chǎn)增效作用,促進(jìn)目標(biāo)國(guó)家農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,從而真正提高這些目標(biāo)國(guó)家小型農(nóng)戶收益,這迫切需要育種、栽培、植保、農(nóng)機(jī)和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)等多學(xué)科的大協(xié)作。同時(shí),急需建立一種靈活、高效和安全的種質(zhì)資源交換和品種輸出管理新模式,*限度減少農(nóng)業(yè)技術(shù)和品種輸出的政策障礙。
因此,集中國(guó)內(nèi)優(yōu)勢(shì)力量,在幫助資源貧困國(guó)家大力發(fā)展農(nóng)業(yè)的同時(shí),緩解我國(guó)自身的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)壓力,確保我國(guó)糧食安全,仍是廣大農(nóng)業(yè)科技工作者面臨的重要課題。
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