袁隆平在考察中科院“巨型稻”。本報(bào)記者丁佳攝

10月16日，湖南長(zhǎng)沙縣金井鎮(zhèn)，蒙蒙秋雨中，“中國(guó)雜交水稻之父”、中國(guó)工程院院士袁隆平走進(jìn)了中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所長(zhǎng)沙農(nóng)業(yè)環(huán)境研究站的試驗(yàn)田，臉上露出了笑容。

“這是個(gè)好材料，很有前景。這么寶貴的材料，一定要好好研究，改進(jìn)提高。”

袁隆平所指的，是中科院亞熱帶生態(tài)所研究員夏新界領(lǐng)銜的水稻育種團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)十余年，培育出的超高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)新種質(zhì)“巨型稻”。

這種水稻父本材料株高2米，單穗500粒以上，據(jù)此創(chuàng)建的新型稻田生態(tài)種養(yǎng)模式，經(jīng)濟(jì)效益比現(xiàn)行常規(guī)種養(yǎng)模式至少翻一番。

水稻產(chǎn)量已經(jīng)到了極限？

稻米是人類最主要的糧食作物，世界上有一半以上人口的主食是稻米。隨著全球人口的增長(zhǎng)與耕地面積的減少，提高產(chǎn)量仍是當(dāng)今水稻育種工作者的首要目標(biāo)。

作物的產(chǎn)量取決于生物量和收獲指數(shù)兩大性狀。20世紀(jì)60年代初的第一次綠色革命，通過(guò)矮桿基因和多項(xiàng)高產(chǎn)基因的聚合，育種學(xué)家實(shí)現(xiàn)了收獲指數(shù)和作物單產(chǎn)的跨越式提升。

然而目前，經(jīng)過(guò)幾十年的不斷挖掘，水稻產(chǎn)量已經(jīng)接近了植物生理學(xué)家認(rèn)為的作物收獲指數(shù)上限，也就是收獲的谷粒重量與整個(gè)水稻連根拔起重量的比例為0.6。

“因此，要想繼續(xù)在產(chǎn)量上取得較大的突破，就要想辦法培育出超大生物量的大個(gè)子水稻。”中科院亞熱帶生態(tài)所所長(zhǎng)吳金水告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者，水稻個(gè)子越大，光合作用面積就越大，在保持收獲比例不變的情況下，水稻產(chǎn)量就能相應(yīng)提高。

“稻王”誕生

在現(xiàn)有優(yōu)質(zhì)種源的基礎(chǔ)上，科研團(tuán)隊(duì)通過(guò)突變體篩選、秈粳及野生稻遠(yuǎn)緣雜交、聚合定向選育而獲得的擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的水稻新種質(zhì)材料——“巨型稻”。

隨后，科研人員以“巨型稻”為親本，通過(guò)兩系、三系雜交，配制系列雜交組合，并運(yùn)用分子標(biāo)記輔助育種、定性改良等技術(shù)手段，篩選培育出一系列高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、廣適的巨型稻雜交新品系。

“巨型稻”具有突出的高產(chǎn)、強(qiáng)抗等顯著優(yōu)勢(shì)。例如，“巨型稻”巨豐5號(hào)高2.0米以上，株形高大，葉挺色深，光合效率高，單位面積生物量比現(xiàn)有水稻品種高出50%，平均有效分蘗40個(gè)，單穂最高實(shí)粒數(shù)達(dá)800粒，莖桿粗壯，抗倒伏、抗病蟲(chóng)害、耐淹澇，理論單季產(chǎn)量有望超過(guò)每公頃18噸。“其中有一蔸達(dá)到2米多高，有84個(gè)稻穗，是名符其實(shí)的‘稻王’。”夏新界說(shuō)。

經(jīng)農(nóng)業(yè)部DNA指紋檢測(cè)，以及水稻基因芯片指紋圖譜檢測(cè)，“巨型稻”被確認(rèn)是一種水稻新種質(zhì)材料。目前，研究團(tuán)隊(duì)已初步構(gòu)建了兩個(gè)株系的指紋圖譜，并向國(guó)家農(nóng)業(yè)部提交了“巨型稻”品種權(quán)申請(qǐng)，并已獲得10多項(xiàng)自主國(guó)家專利和國(guó)際專利。

2017年，中科院亞熱帶生態(tài)所與戰(zhàn)略伙伴在長(zhǎng)沙站聯(lián)合建立“巨型稻”試驗(yàn)研究與推廣應(yīng)用示范綜合基地，總面積達(dá)200余畝。

經(jīng)農(nóng)業(yè)部食品質(zhì)量檢驗(yàn)測(cè)試中心（武漢）檢測(cè)，“巨型稻”雜交品種米質(zhì)達(dá)到優(yōu)質(zhì)稻三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，突破了雜交稻育種中“高產(chǎn)不優(yōu)質(zhì)，優(yōu)質(zhì)不高產(chǎn)”的難關(guān)。

禾下致富不是夢(mèng)

雖然巨型稻優(yōu)勢(shì)巨大，但夏新界很清楚，農(nóng)民愿意種，才是檢驗(yàn)成果的“金標(biāo)準(zhǔn)”。

“當(dāng)前農(nóng)田產(chǎn)出低下，不足以喚起廣大農(nóng)民種田的積極性。”他說(shuō)，“即使水稻產(chǎn)量達(dá)到到毎畝1000公斤，一家農(nóng)戶的幾畝地，也不足以維持一家?guī)卓诘娜粘ＹM(fèi)用開(kāi)支。而且田間農(nóng)活繁重辛苦，愿意下田干活的人越來(lái)越少，勞動(dòng)力短缺，日益枯竭。”

怎么能提高農(nóng)民的積極性，讓他們的收入真正提高？作為一名農(nóng)業(yè)科技工作者，夏新界感到責(zé)任重大。

他提出，“巨型稻”株形高大、稀植、生育期長(zhǎng)、葉茂且冠層高、淹水深度大等，可為蛙、魚(yú)和泥鰍等稻田養(yǎng)殖動(dòng)物提供良好的棲息環(huán)境，具有適宜種-養(yǎng)結(jié)合的優(yōu)勢(shì)�？梢猿浞掷�用這一特殊優(yōu)勢(shì)，提升稻田生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。

2017年，科研團(tuán)隊(duì)在長(zhǎng)沙站建設(shè)了30畝“巨型稻”生態(tài)綜合種養(yǎng)模式試驗(yàn)與示范區(qū)，采用零化肥、零農(nóng)藥、零抗生素零的有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。與常用的稻田綜合種養(yǎng)模式相比，稻谷產(chǎn)量至少提高一倍以上，青蛙、泥鰍、稻花魚(yú)等養(yǎng)殖動(dòng)物的成活率亦提高一倍以上，產(chǎn)量提高1.5倍以上，全部產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)綠色、優(yōu)質(zhì)化，畝均純收入超過(guò)萬(wàn)元。

“我認(rèn)為，種養(yǎng)結(jié)合與智慧農(nóng)業(yè)是必選項(xiàng)，代表未來(lái)農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向。”夏新界盼望著，禾下致富的夢(mèng)想，能夠早日走進(jìn)千家萬(wàn)戶。