初冬暖陽下，南寧橫州市百合鎮(zhèn)石山村村民李建范在曬場(chǎng)麻利地晾曬新收割的稻谷。稻谷泛著金光，散發(fā)出清新宜人的稻香。記者隨手剝幾粒稻米嚼一嚼，瞬時(shí)滿嘴充溢生米特有的新鮮清甜滋味。

“今年種的豐田優(yōu)系列品種又豐收了，少施肥少用藥，抗倒伏還高產(chǎn)，每畝比其它品種產(chǎn)量高100多斤，村里人都愿意種?！弊鳛樨S田優(yōu)系列品種的“忠實(shí)粉絲”李建范對(duì)水稻種植收益比較滿意。

得益于廣西農(nóng)科院優(yōu)質(zhì)水稻科研成果——綠色超級(jí)稻豐田優(yōu)553等系列品種的推廣種植，八桂水稻主產(chǎn)區(qū)迎來了又一波豐收。

沉淀16年，傾心育良種。廣西農(nóng)科院優(yōu)質(zhì)雜交水稻育種團(tuán)隊(duì)通過雜交、回交等技術(shù)手段開展有利基因聚合，育成以“豐田優(yōu)553”為代表的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)綠色雜交稻新品種7個(gè)，“綠色超級(jí)稻豐田優(yōu)553等系列品種選育與應(yīng)用”項(xiàng)目斬獲2022年度廣西科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。在培育水稻良種，保障國(guó)家糧食安全的試驗(yàn)田里，科研團(tuán)隊(duì)亦獲得大豐收。 

水稻“紅娘”的苦樂科研

十幾年前，李建范的水稻種植乃至八桂水稻主產(chǎn)區(qū)的種植情況是另外一番景象。

“大家寧可種植口感稍差的水稻品種，也不愿意選擇優(yōu)質(zhì)稻。因?yàn)槊踪|(zhì)好的品種，產(chǎn)量偏低，抗病蟲性、抗倒伏性差，只能增加化肥、農(nóng)藥的使用量?！备尷罱ǚ兜绒r(nóng)戶發(fā)愁的是，有些病蟲害打了農(nóng)藥也不管用。

科研人員調(diào)查發(fā)現(xiàn)，這一情況在廣西的水稻種植區(qū)普遍存在：一來使用農(nóng)藥要增加成本和勞動(dòng)力投入，二來農(nóng)戶更愿意吃少用藥的綠色健康稻米，為此，農(nóng)戶干脆放棄種植優(yōu)質(zhì)稻，導(dǎo)致優(yōu)質(zhì)水稻品種的推廣受一定限制。如果農(nóng)戶選擇種植抗病蟲性強(qiáng)、產(chǎn)量高的品種，就只能忍受稻米品質(zhì)口感差的情況，消費(fèi)者想吃優(yōu)質(zhì)米的需求無法滿足。

如何破題？

2007年開始，廣西農(nóng)科院優(yōu)質(zhì)雜交水稻育種團(tuán)隊(duì)有的放矢，鎖定選育優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗病、抗蟲等性狀集于一體的綠色水稻品種精準(zhǔn)發(fā)力。

要選育出好吃、好產(chǎn)（量）、好種、好賣的“四好”水稻品種——優(yōu)質(zhì)雜交水稻育種團(tuán)隊(duì)的科研目標(biāo)很明確。好吃是核心硬指標(biāo)，口感好、香味佳；好種，指水稻品種抗病蟲害及抗倒伏性能好，少施肥少用農(nóng)藥更綠色健康；好產(chǎn)（量），指畝產(chǎn)高；好賣，指市場(chǎng)需求和好口碑。

育種團(tuán)隊(duì)的科研路徑也很清晰：第一步，從成千上萬株水稻材料中挑選出好的目標(biāo)基因；第二步，將選中的幾個(gè)好的目標(biāo)基因有機(jī)聚合到骨干材料上；第三步，把有機(jī)聚合的目標(biāo)基因穩(wěn)定地遺傳到后代。

“水稻育種其實(shí)就是做‘選美’和‘紅娘’的事?！庇N團(tuán)隊(duì)核心成員、廣西農(nóng)科院閻勇研究員幽默地給自己的工作打了個(gè)比方?！暗舅胧恰樀啊?，莖稈是‘身材’，米質(zhì)是‘心靈’，選育水稻品種要三者都好。”閻勇介紹，“選美”就是把稻田里產(chǎn)量高、顏值高和心靈美的水稻選出來，作為“紅娘”的科研人員則要把精挑細(xì)選出來的“俊男美女”——即父本材料和母本材料撮合在一起，通過雜交把水稻的優(yōu)良基因整合在一起，培育出滿意的“后代”。

為了獲得更多雜交材料，育種團(tuán)隊(duì)精心伺候水稻，不僅像農(nóng)民一樣春種秋收，還需要觀察記錄水稻成長(zhǎng)，收割稻谷、品嘗米飯……循環(huán)往復(fù)，忙忙碌碌。每年的6月1日和10月1日左右，是一年當(dāng)中最忙的季節(jié)，水稻雜交育種對(duì)時(shí)間、氣候的要求很嚴(yán)苛，下雨不能人工授粉，而且必須要在中午12時(shí)之前進(jìn)行授粉。

盛夏時(shí)節(jié)頂著火辣辣的太陽，科研人員拿著特制的剪刀將只有幾毫米長(zhǎng)的稻殼剪開，然后用鑷子小心翼翼地?fù)軇?dòng)花粉，讓雄性花粉均勻地灑在母本材料上……這繡花般的精細(xì)活一干就是三四個(gè)小時(shí)，而這樣瑣碎枯燥的工作，團(tuán)隊(duì)成員每年要重復(fù)數(shù)百次。

為了精準(zhǔn)捕捉優(yōu)質(zhì)大米的口感，育種團(tuán)隊(duì)采用“土”“笨”辦法進(jìn)行嘗試。大家戲稱這個(gè)辦法為“神農(nóng)氏嘗百草”：每年到了收獲季節(jié)，他們要品嘗幾百份米樣，除了熱米飯，還要嘗冷飯，只為了對(duì)比不同品種的大米口感有何區(qū)別。

“有時(shí)候每天要煮七八次米飯，通過煮飯和品嘗，才能更全面了解水稻的品質(zhì)、香味，才知道松軟度怎么樣、淀粉量是多少。有幾次我因?yàn)槠穱L了太多白米飯而口舌發(fā)麻?！睆V西農(nóng)科院水稻研究所韋宇副研究員說。

大多時(shí)候，辛苦付出換來的可能是失敗?？蒲腥藛T坦言，常常是做了100個(gè)雜交試驗(yàn)，卻只有五六個(gè)品種表現(xiàn)尚可?！澳且粫r(shí)間段，幾乎每個(gè)人都有過崩潰的感覺，甚至曾一度想放棄?？赊D(zhuǎn)念一想，水稻是我國(guó)最主要的糧食作物，能以水稻為研究對(duì)象，也是一件很有意義的事?！本瓦@樣，科研人員拋掉沮喪情緒，又繼續(xù)迎難而上。

基因芯片鎖定好稻源

傳統(tǒng)的育種方法，誰舍得花時(shí)間在田間地頭侍弄水稻，誰擁有的材料多、品系多，誰就更接近成功。但是，這一方法的最大缺點(diǎn)是耗時(shí)太長(zhǎng)、效率較低，成功選育一個(gè)品種最少需要6—8年時(shí)間。

有沒有更省時(shí)省力的育種新方法？如何提高育種效率？

創(chuàng)新，是科研的生命。育種團(tuán)隊(duì)善破勇立。大膽創(chuàng)新，引入現(xiàn)代分子生物技術(shù)跟蹤目標(biāo)基因，提高育種效率和準(zhǔn)確率，多項(xiàng)研究取得新突破。

“以提高水稻抗病蟲害性狀為例，我們?cè)诮鹦愦蟋幧侥_下種了6畝水稻，這些水稻（株系）都具有抗稻飛虱病的基因。最初設(shè)定的目標(biāo)是從2000株水稻中找到20株攜帶最強(qiáng)抗稻飛虱病基因的株系，然后拿這20株材料去跟稻米品質(zhì)好的優(yōu)勢(shì)材料雜交，讓后代米質(zhì)更好、抗病性更強(qiáng)。”閻勇如是解釋。

為了挑選出這20株最優(yōu)材料，科研人員可以選擇多條路徑。傳統(tǒng)的做法是，憑經(jīng)驗(yàn)對(duì)2000株水稻進(jìn)行人工篩選，這一做法不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力且效果有偏差。因此，育種團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了創(chuàng)新，運(yùn)用現(xiàn)代分子生物技術(shù)即基因芯片檢測(cè)技術(shù)，只需將2000株水稻葉片磨碎，并通過一定化學(xué)方法提取DNA，用機(jī)器識(shí)別即可鎖定需要的20株最強(qiáng)基因的株系。在這一過程中，因?yàn)橥粋€(gè)DNA一次可以檢測(cè)2萬個(gè)堿基，“人工海選”秒變基因芯片的“精準(zhǔn)識(shí)別”，效率和精準(zhǔn)率大大提高。光是這一環(huán)節(jié)，團(tuán)隊(duì)育種時(shí)間便可以縮短1年左右。

“水稻基因大概有3.7萬個(gè)，我們通過基因芯片篩選親本，篩選了50多個(gè)基因，最終能有效利用的重要基因?yàn)?5—20個(gè)?！睆V西農(nóng)科院水稻研究所楊行海研究員說，憑借現(xiàn)代分子生物技術(shù)，育種團(tuán)隊(duì)首次找到了廣西抗病蟲害最強(qiáng)基因的材料。

當(dāng)然，篩選最強(qiáng)基因還只是“開了個(gè)頭”。檢測(cè)到了優(yōu)質(zhì)基因之后，研究人員還需要將選中的幾個(gè)目標(biāo)優(yōu)質(zhì)基因有機(jī)結(jié)合，“生”出結(jié)合優(yōu)質(zhì)基因的后代。

“打個(gè)比方，我們需要在口感好的材料里導(dǎo)入抗病性強(qiáng)和畝產(chǎn)高的基因，并讓3個(gè)基因‘美美與共’。”閻勇說，這又是一塊難啃的硬骨頭?！坝泻枚啻危覀兦寥f苦在口感好、產(chǎn)量高的骨干材料里導(dǎo)入抗病性強(qiáng)的基因，在試驗(yàn)田種植后卻發(fā)現(xiàn)水稻產(chǎn)量不理想，強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合沒有達(dá)到預(yù)期的結(jié)果?！?/p>

經(jīng)過反復(fù)摸索，又是現(xiàn)代生物技術(shù)化解了難題。以前，只能由團(tuán)隊(duì)成員憑經(jīng)驗(yàn)判斷這株材料是否聚合了優(yōu)質(zhì)目標(biāo)基因，判斷結(jié)果經(jīng)常有偏差。一旦使用沒有穩(wěn)定聚合優(yōu)質(zhì)基因的材料去雜交，后代達(dá)到目標(biāo)的幾率便降低。這個(gè)過程不僅耗材費(fèi)力，還占用了團(tuán)隊(duì)的寶貴時(shí)間。

如今，科研人員通過基因芯片檢測(cè)目標(biāo)基因的遺傳背景，就能快速判斷出哪些株系比較穩(wěn)定地聚合了目標(biāo)優(yōu)質(zhì)基因，再經(jīng)過靶向選擇，精選出基因穩(wěn)定聚合的材料，這時(shí)候去雜交，能達(dá)到事半功倍的效果?！巴ㄋ椎卣f，以前聚合5個(gè)基因，可能需要5年時(shí)間，現(xiàn)在使用分子生物技術(shù)后，聚合5個(gè)基因最少可縮短2年?！遍愑卤硎?。

一步領(lǐng)先，帶來步步優(yōu)先。

在提高水稻單產(chǎn)方面，基因芯片檢測(cè)再創(chuàng)佳績(jī)。一直以來，廣西優(yōu)質(zhì)稻稻穗長(zhǎng)且著粒稀疏，導(dǎo)致單穗產(chǎn)量低。團(tuán)隊(duì)靶向?qū)氡狈骄镜舅胫Ｃ艿膬?yōu)質(zhì)基因后，廣西優(yōu)質(zhì)稻得以改良，稻穗枝梗叢生，顆粒數(shù)增多，單株產(chǎn)量隨之提高。

引領(lǐng)華南優(yōu)質(zhì)稻發(fā)展新方向

起早貪黑，加班加點(diǎn)，記不清試驗(yàn)田里種了多少水稻，實(shí)驗(yàn)室里奮戰(zhàn)了多少個(gè)日夜……16年磨一劍，優(yōu)質(zhì)米香萬家。

利用基因芯片，育種團(tuán)隊(duì)的科研道路越走越開闊，先后育成了7個(gè)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)綠色雜交稻新品種。其中，“豐田1A”攻克了華南稻區(qū)雜交稻軟米優(yōu)質(zhì)和高抗病蟲難以兼顧的難題，利用不育系“豐田1A”和恢復(fù)系“桂恢553”配組育成雜交品種“豐田優(yōu)553”，這是廣西第一個(gè)獲認(rèn)定綠色超級(jí)稻品種，2015年入選農(nóng)業(yè)主推品種，2016年通過超級(jí)稻認(rèn)定，2019年被認(rèn)定為綠色超級(jí)稻；比過去生產(chǎn)上主推品種平均增產(chǎn)7.5%、常規(guī)栽培節(jié)氮30%，曾以1500萬元轉(zhuǎn)讓經(jīng)營(yíng)權(quán)，創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)單品種單區(qū)域轉(zhuǎn)讓價(jià)格新高。

近3年，“豐田優(yōu)”系列品種累計(jì)推廣1173.3萬畝，新增優(yōu)質(zhì)稻谷5.7億公斤，節(jié)約成本4.61億元，新增產(chǎn)值46億元。2022年，“綠色超級(jí)稻豐田優(yōu)553等系列品種選育與應(yīng)用”項(xiàng)目獲廣西科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

此外，該成果以廣西、廣東為中心輻射海南、福建以及越南、老撾、柬埔寨等國(guó)，在應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)每畝減施尿素6.5公斤、減藥1—2次，產(chǎn)出稻谷每公斤以高出市場(chǎng)的售價(jià)被爭(zhēng)相收購(gòu)。

中國(guó)工程院萬建民院士表示，育種團(tuán)隊(duì)的成果在產(chǎn)量提升、多基因聚合和育成品種特征特性等方面創(chuàng)新顯著，攻克了優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗病蟲融合選育的技術(shù)難題，極大提升了雜交稻優(yōu)質(zhì)化育種水平。而且，其育成親本和集成技術(shù)被33家研究機(jī)構(gòu)引進(jìn)應(yīng)用，引領(lǐng)了華南優(yōu)質(zhì)雜交稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展新方向。（李新雄 關(guān)妮納 ）