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“身高”2.2米亩产突破一吨 水稻界奇葩成网红——专访巨型稻研发团队带头人夏新界

文章来源:红网 作者:杨斌  时间:2017年09月12日 09:49:04  编辑:姚晓雅

海归科学家夏新界和他的巨型稻标本。

株洲基地水稻负责人蒋海云1.7米的个头,仍比巨型稻矮。

株洲基地正在灌浆的巨型稻,一蔸平均有35个稻穗,每穗多的有800粒左右的稻谷。

夏新界课题组打造的“巨型稻―青蛙―泥鳅共生”稻田生态种养基地。

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  “它比常规稻的生物量大50%以上,每亩可以增产15%到20%。试想,徜徉在两米多高的水稻下,稻花飘香,金穗垂腰;脚下是一田清水,水里游着的是自然放养的鱼、泥鳅、青蛙;头顶是无人机监控生长、施肥、收割;富含蛋白质、身形颀长的稻杆被专用设备切条加工成优质牛羊饲料……届时,一亩以巨型稻为核心的立体生态种养结合稻田的产出将达到四万到十万元,圆农民的种田致富梦。”

  2017年6月,因洪水淹没而意外走红的巨型稻(又称“姚明稻”),近期频频见诸报端,人们在惊讶于这种亩产可达1000公斤、最高可生长为2.2米的新稻种的同时,也对它背后的研发团队产生了好奇:究竟是何方神圣,将神话变成了现实,让禾下乘凉不再遥远?

  放弃高薪毅然回国,海归科学家开启“中国试验”

  中国科学院亚热带农业生态研究所夏新界课题组正是巨型稻的创造者。这支平均年龄不超过40岁的科学家团队,带头人夏新界是团队的“灵魂人物”:一位从事植物分子遗传学、遗传育种和分子生物学研究20余年的海归科学家,2005年获中国科学院第十四批引进国外杰出人才“百人计划”资助,毅然回国并在湖南开启他的水稻育种“中国试验”。

  “任何一名爱国的科研工作者,都会有一颗科研报国的赤子心。”说话犹带“湘音”的夏新界,是地地道道的湖南人。

  科研成果突出的夏新界,在国外做得如鱼得水。然而,他感觉似乎缺了点什么。“国内在相关领域,虽然起步较晚,但发展势头迅猛,尤其是国内巨大的基因库资源,具有的比较优势无可匹敌。”2005年,中国科学院启动引进国外杰出人才的“百人计划”,夏新界获得资助,毅然舍弃美国孟山都公司的高职高薪,投向祖国怀抱!

  回国后,他先后主持和参与了中科院、国家、湖南省各类科研项目15项。最具爆炸性的是,对全球水稻育种界来说,一场极具创新意义的水稻新品种开启的“飓风”即将来临!

  从实验室到田间,一颗稻种创造的奇迹

  2013年,一百亩巨型稻在常德西洞庭种植基地试种成功,亩产达1000公斤;2016年,夏新界课题组和湘丰集团合作,巨型稻产量再次实现1000公斤/亩。这意味着,夏新界团队已成功培育出产能稳定的高生物量巨型水稻!

  成功的背后是默默的付出和等待。10余年来,数不清有多少个日日夜夜,经历了多少风风雨雨,经过突变体筛选、远缘杂交选育、分子标记定性改良等多种技术手段,夏新界团队在实验室先后培育出湘巨1号、湘巨2号等巨型水稻。

  “现在,经过培育更新,第一代巨型稻亩产稳定在1000公斤左右, 第二、三代巨型稻将更高产、更优质,且具更好的抗逆性,希望有一天我们能像种植小麦一样种植巨型稻,减少对水的依敕性。目前,研发工作进展顺利。”夏新界说。由于巨型稻“身形高大”且产量不菲,很快作为水稻界的“奇葩”一路走红,并获得我国杂交水稻之父袁隆平院士及多位水稻专家的一致认同与赞许。

  为挖掘巨型稻增产潜力,夏新界课题组与袁隆平院士组建的国家杂交水稻工程研究技术中心联合,通过多级杂交配种组合筛选技术,开展巨型稻杂交组合超高产攻关研究。

  2016年11月,双方在有“中国种植业硅谷”之称的三亚水稻种植基地试种巨型稻,并结合“良种+良田+良法+良态”的“四良”配套技术的实施,利用海南冬季特有的光温,生态、土壤环境等条件对育种材料进行加压筛选,繁殖加代。

  同时,在湖南邵阳、株洲、长沙等地,课题组分别进行了试种,尤其是位于株洲的试种基地对研究海拔50米至100米巨型稻的种植,具有重大的科研价值。

  在株洲基地,时刻记者看到水肥充足,处于灌浆期的巨型稻株高超过1.8米,最高达到2.23米,中等身材的成年人走进稻田,一会儿就没入“水稻森林”不见踪影。经测算,一蔸巨型稻平均有35个左右的稻穗,每穗有的多达800粒稻谷,每千粒稻谷重在28克左右,预计亩产可达1000公斤左右。

  “此外,健壮结实的巨型稻抗病和抗倒伏能力强,病虫害少,茂密的茎叶可为水产和蛙类动物提供类似林间的优质栖息地。”基地负责人蒋海云告诉时刻记者。

  一般来说,稻秆越高的品种越易倒伏,巨型稻有何抗倒伏的秘诀?夏新界介绍说:“利用优势强大的亚种间组合,使根系十分发达;稻穗要下垂,使重心下降;利用茎秆非常坚韧和基部节间短、粗、脚重头轻的稻种资源;栽培时采取多蔸合植加大株距的方式,这样多管齐下,就能选育出高度抗倒的超高产组合。”

  为保障我国粮食安全和减少贫困提供了新方案

  “预测到2020年,我国稻米需求量比2010年要新增150亿公斤以上,才能基本满足人口增加对粮食的需求。”在夏新界看来,当前我国耕地面积急剧减少,水稻种植面积基本已达上限的现状下,提高单位面积产量是增加水稻总产量的唯一途径。

  多年来,提高单位产量一直是全球水稻育种工作者的首要目标,以袁隆平院士为首的中国团队一直走在前列。

  然而,水稻产量受其本身的总体量(生物量)的制约。“要想在产量上有较大的突破,有必要培育出高生物量的水稻品种,并结合传统育种手段与现代分子育种方法,以增加品种的产量潜力。”这样的想法,驱使夏新界投入十余年心血追寻水稻增产秘密。

  如今,巨型稻已成为夏新界课题组拥有独立知识产权的超大生物量水稻新品种,位居全球水稻高产第一方阵。

  “下一代巨型稻的亩产目标,瞄准1200—1500公斤,通过种养结合立体生态农业模式,实现每亩产出至少4万元!”在夏新界的巨型稻发展蓝图中,瞄准中国农业的短板,提高中国农民的收入,改变中国农村的面貌,一直是他决心回国并为之奋斗的最大“动力源”。

  中国式种养模式或“输送”一带一路

  今年1月,中国科学院亚热带农业生态研究所长沙农业环境观测研究站打造了一个30亩的“巨型稻―青蛙―泥鳅共生”稻田生态种养基地,实现青蛙、泥鳅等“和谐共处”,以挖掘巨型稻的产量潜力和生态效益。

  夏新界说,“这种新型种养模式,充分利用巨型稻的高杆、茂叶特性,营造优质栖息环境,利于青蛙、鱼等自然生长,一种多得,尤其适合城市近郊观光农庄和农家乐使用。农民采用这种模式,每亩产出可由目前的不足万元,提高到4万—10万元。”目前,夏新界课题组正与珠海方面展开合作,计划在珠海种植100亩种养结合巨型稻生态种养示范田。

  展望巨型稻的未来,夏新界谨慎而乐观,“巨型稻的成功培育和实现高产、稳产,只是一小步,离商业化和市场化还有很长的路要走。但是,我相信,以巨型稻的优良品质和优美外形,实现市场化目标指日可待。尤其是通过‘一带一路’,将巨型稻还有中国式的种养模式输送给全球人民,是我们最大的期盼。”

  (红网时刻记者 杨斌)

  链接:夏新界博士简介

  夏新界本科毕业于湖南师范大学,1985年获北京师范大学植物学硕士学位,1992年于加拿大University of Guelph 获分子遗传学博士学位。

  作为中国科学院亚热带农业生态研究所首席研究员,作物耐逆境分子生态学研究中心原主任,夏新界在分子育种、基因克隆与调控、基因结构与功能、基因启动子、分子标记、基因组图谱构建以及作物遗传转化、分析等方面具有丰富的经验,先后在美国、加拿大多所大学和世界最大的农业生物技术公司孟山都 (Monsanto) 任职。

  夏新界先后在国内外发表各类科研论文90余篇,其中SCI或同类论文50余篇,成功申请与获得国家级发明专利20余项,国际发明专利(PCT)1项。