总共二十三万余份种质资源收集至上海市农业生物基因中心,水稻的基因筛选可谓是“大海捞针”

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将全球93个科,360个种,总共23万余份种质资源收集至上海市农业生物基因中心,水稻的基因筛选可谓是“大海捞针”。高杆和矮杆、糯性和非糯性、抗倒伏和易倒伏……在各类性状中,罗利军不断筛选着,最适合中国土地上耕种的,能够提高产量的种质资源。

“中国人民能吃饱饭,水稻贡献极大。”60岁的罗利军是上海市农业生物基因中心的首席科学家,长期从事水稻遗传资源的收集保护、研究评价与创新利用研究,在节水抗旱稻的理论与育种研究上做出重要贡献,并成为2020年度国家科技进步奖一等奖项目“水稻遗传资源的创制保护与研究利用”的第一完成人。

这个平台和卢浦大桥同年建设

想要培育优秀的水稻品种,首先就得在全球范围内收集和评价种质资源。

“2000年,我们就开始搭平台建库。”罗利军记得非常清晰,这个和卢浦大桥同年开始建设的项目,正是“上海农业基因库”

种质资源是国家战略资源,资源收集保护是一项基础性、长期性、公益性和战略性科研工作。基因中心种质资源库建立了低温低湿库和超低温库两套保存系统,可实现30万份农业种质资源的长、中、短期保存,目前已安全保存93科360种23万余份动植物、微生物种质资源,成为全球最大的水稻功能基因资源库。

罗利军说,种质资源就是农业的“芯片”,他带领团队,和各大高校、科研院所合作收集资源,其中甚至包括著名植物学家钟扬从西藏带回的藏药资源。“这些资源大多是公益分享”,罗利军透露,如今他们已使中国的水稻遗传资源保存量增加130%以上。

在收集资源的同时,科学家们还要系统地开展种质资源的鉴定评价,鉴定或创制出Lemont、中413、H94等重要资源,并将优异的资源广泛应用于水稻品种选育和基础理论研究中,资源共享利用8万余份次,克隆一批重要基因,育成327个新品种。

像种小麦一样种水稻

水稻,是一种需水量很大的作物,稻田要高产,却要付出高水、高肥、高投入的代价。由于中国水资源匮乏,百分之七十以上的水稻种植地区都是需要望天落雨的缺水型中低产田,“水”成了一道“紧箍咒”,让水稻产量的突破举步维艰。

于是从二十世纪九十年代起,以罗利军为首的一批科研人员开始寻找能扎根山坡地、工业抛荒地,在“望天田”里也能高产的水稻。他们进安徽、走湖北、下广西、入浙江……走南闯北,历经二十年,终于突破水稻种质资源和环境的“瓶颈”,研发出培育了以节水抗旱稻为代表的少打农药、少施肥、节水抗旱、质优高产的绿色超级水稻。

翻看水稻家谱,罗利军发现旱稻与水稻同源,皆由沼泽里的野生稻驯化而成。旱稻在广西、云南等地的山区种植历史悠久,用水量仅为水稻的四分之一到三分之一,但亩产只有100多公斤,米质差、不好吃,一直未受关注。

旱稻的节水性能让团队成员眼前一亮,大家默契地将目光瞄向了一个理想的育种方向——把旱稻的抗旱广适性和水稻的高产优质性有机结合起来,培育出既生态又高产的新品种。

在简陋的实验条件下,顶着众人不解的目光,罗利军带着团队硬是“从大海里捞出针来”。1998年底从上万个种质资源里选育出一个旱稻保持系,1999年筛选出129份旱稻核心资源。

机遇垂青于奋斗者。2001年,上海市农业科学院引进罗利军及其团队,参与筹建上海市农业生物基因中心。得益于上海开放包容的创新氛围和种质资源优势,团队育种工作进入快车道。

2003年,罗利军团队育成了世界上第一个节水抗旱稻不育系“沪旱1A”,“节水抗旱杂交稻”在全球终于实现了“零的突破”。

节水抗旱稻结合了水稻高产优质特性和旱稻节水抗旱的特性,是一种新的水稻类型,既可以像水稻一样在水田节水栽培,又可以像小麦一样在旱地种植。

直播旱管的栽培模式,改变了水稻传统淹水种植方式,改变了稻田生态系统,减少病害的发生而少用农药,稻田排水的减少甚至无排水,即保留了稻田肥力又极大减少了因排水产生的农业面源污染。稻田旱管后,与淹水环境相比,碳排放减少了90%以上,实现了“资源节约、环境友好、农田增值、农民增收”的生态绿色农业生产目标。

水稻遗传资源保护与利用信息管理平台模型图

水稻遗传资源保护与利用信息管理平台模型图

覆盖多个稻区

如今,罗利军带领团队选育节水抗旱稻新品种29个,在生产上可节水53.3%、节肥47.7%、减少甲烷排放80%以上。

节水抗旱稻的种植区域已经覆盖了国内长江上游、中下游稻区,华南稻区,代表品种“旱优73”目前是长三角地区种植面积最大的杂交稻品种,年种植面积超过200万亩,并走出国门在“一带一路”国家进行示范推广。

节水抗旱稻米的口感如何?对于消费者们最为关注的问题,罗利军给出了答复,虽然基因来源于旱稻,但经过育种改良,米质不比水稻差,在上海种植生产的算得上是优质米。

收获2020年度国家科技进步奖一等奖,对罗利军而言是对团队的肯定,“大家看到了这帮人真的在干活”。说着大实话,还得干实事,罗利军说他希望能将团队成员都好好地留下来,为大家解决问题,让大家专心科研,让优良的水稻品种带领农民致富,带起乡村振兴。

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