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刘欢的超级物种梦十年后,重行稻田间 [复制链接]

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刘欢随意蹬掉一只鞋子,一只脚跨进农田,弯腰熟门熟路地挖出了一株稻子。这稻子不似我们平常见到的水稻,有野蛮生长的地下茎,呈狼牙状,叶面窄小,不见稻穗,不知道的会以为这是路边的野草。“这是长雄野生稻,来自非洲,是多年生稻的父本,多年生稻的地下茎就遗传自它。”这位经常头顶烈日、行走稻田间的人叫刘欢,是深圳华大生命科学研究院农业基因组学国家重点实验室副主任,也是华大万物[1]的负责人,目前研究的主要对象之一就是多年生稻,包括基础研究、品种培育和推广一体化。刘欢生于云南农村,童年的假期对他而言,相较于奔跑山野的欢乐,田间耕作的辛勤让他更为印象深刻。大学专业的抉择,是刘欢第一次面对是否离开土地的抉择。“大学选专业的时候,是有点想逃离农业,然而心还是会被大自然吸引”,刘欢最终还是选择了和农业相关的专业,以科研的方式重回土地。加入华大十年后,年初,刘欢正式承担华大万物,再次回到地里。“刚来的时候还比较荒芜,现在生机盎然了。”说起多年生稻深圳大鹏示范基地,刘欢语气里充满自豪:“这片稻田是深圳非常完美的试验田,承载了农业科技的使命和任务。如今也出了许多科技成果,未来也会有很多重大的育种实验要在这里进行。”为了方便科学家们观察不同栽培稻的表型,基地专门有块地种植了种栽培稻,称为“百稻园”,可以非常清楚地对比不同品种的环境适应性和生长能力。同时还有12种野生稻,作为基因资源保存在基地,作为研究材料,跟多年生稻进行杂交,去培育更优质品种。除了作为基因资源,百稻园还承担着科普教育的工作,让访客通过实地参观对稻、对育种有更深刻的了解。刘欢说,他在上学的时候就对品种培育产生浓厚兴趣,以袁隆平为首的育种科学家们让他肃然起敬。他希望能给现在的孩子们提供实地学习的平台,让他们来到地里,真真切切感受一碗大米饭的来之不易。来之不易上世纪80年代,国际水稻研究所的科学家们提出水稻的四大挑战性研究方向。其中一个就是能不能将一年栽培的水稻变成多年生。第二个是,能不能把水稻变为碳四植物,像玉米一样,使其光合能力更强,更高产。第三个是,水稻能不能跟大豆一样有固氮能力,去利用空气中的氮,减少化肥的使用,提高产量。第四个是水稻能不能具有抗除草剂的功能,减少人工除草。全世界第一株成功的多年生稻由云南大学胡凤益教授团队培育,历时25年,凝聚了几代科研人的努力。胡凤益从研究生时期便跟随导师投入多年生稻的研究,二十多年来实现了两个重要的技术跨越。第一个难点是通过跨种远缘杂交让稻子长出地下茎,从而实现“多年生”的能力。国际上有几十个团队在这一领域角逐,但都在这个关卡停住了脚步。胡教授团队用了十几年的时间才把跨种杂交难点跨越过去。第二个难点是满足农艺栽培。长雄野生稻像芦苇一样,不断窜根,不能作为栽培作物。所以科学家们需要对杂交稻进行基因选育,通过不断地选育把地下茎变短,通过测序实现田间表型和基因位点的结合,来实现多年生稻的培育。年,华大就跟胡教授团队共同进行长雄野生稻基因组研究,通过基因测序解读地下茎的遗传机制。年,多年生稻已经可以到田里栽培。年6月,华大董事长汪建到云南西双版纳基地考察后,发现多年生稻能给传统农业带来巨大的革新,当即决定要把这种能够服务人类的育种成果惠及百姓,让新品种走出实验室,种到老百姓的地里。常规水稻每年春天要买种子,播种、育秧、犁田耙田、插秧,后期还要进行田间管理,等时间到了再收割。而多年生稻从第二年(或第二季)开始,只需要进行田间管理和收割两个步骤,新的植株可以从割完的根部再次发出,省去了前面最耗时的四个环节,极大节省了生产成本。刘欢给我们算了一笔账,“这4个生产环节如果以现在的人工来算的话,每亩可以节省-块钱。如果说是一年种两季的地方,每亩节省的成本就是0-块钱。如果我们种植面积到1亿亩,就能给整个社会节约大概0亿,所以多年生稻的社会价值是无比之巨大的。”多年生稻是目前全球唯一可以实现商业化的多年生粮食作物。华大已跟云南大学开展合作,多年生稻在国内的试种推广地点已达个,种植面积为亩,覆盖云南、海南、广东、广西、湖北、湖南、江西等13个主要水稻种植省份;在海外的试种推广已覆盖亚洲、非洲17个国家。刘欢表示新时代农业欣欣向荣,“运用华大的科技优势,我们可以去做颠覆性的新型农业,就像多年生稻一样,我们同时还在培育多年生玉米、多年生高粱等超级物种,赋能农业科技领域。”初心不改水稻养活了地球上超过一半的人口,水稻种植遍布多个国家,也是中国人的第一主食。所以水稻对中国乃至全世界都有不同寻常的意义。多年生稻,不仅耕作方式更加精简化,而且可收获的稻谷产量和当地常规水稻品种持平,推广应用前景广阔。它的区域适应性很广,可以在北纬26°以南实现多年生,即使在不能过冬的两季稻产区,也可实现一种两收。华大把多年生稻带去了非洲和亚洲,希望能造福更多的海外农民。“我们已经在非洲乌干达进行了研究试种,即使在粗放管理下,多年生稻每季的亩产量也能达到公斤左右,这对非洲国家的粮食供给是非常有意义的。”多年生稻实现了0到1的突破,在水稻栽培史上意义重大,未来有望成为第三次绿色革命的代表性产物。科学家们仍然未停止探索的脚步,“我们可以培育更多的品种,高产的、优质的、抗病性强的、能适应不同气候带的,这些都是我们育种的方向。除了产品的推广,我们也在输出中国的培育技术,和非洲的科研机构合作,去培养更多的人才,共同培育更适应非洲本地的多年生稻品种。”华大与水稻有着很深的渊源,二十多年来一直以基因科技的力量助力水稻研究。[2]今年9月,华大基因携手中国农业大学、中国农业科学院解析了份栽培稻和份野生稻的基因组和群体结构,揭示了水稻在驯化和现代育种过程中基因组水平的进化演化机制,研究结果支持亚洲栽培稻的多重独立驯化模型,该研究论文延续使用了xian(i)/geng(j)的命名系统。像刘欢这样的“可研可田”的人还有很多,从实验室科研到田间育种,他们带着使命感投身于农业,带着信念感共同为全世界的温饱问题奋斗。
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