基地探秘④ | 豐收在即！快來(lái)瞧瞧“硬核”南農(nóng)大土橋水稻實(shí)驗(yàn)基地

Harvest

又是一年豐收時(shí)，

稻田內(nèi)外分外忙。

在第4個(gè)中國(guó)農(nóng)民豐收節(jié)到來(lái)之際，

小編來(lái)到了距南農(nóng)大衛(wèi)崗校區(qū)30公里外的

南農(nóng)大土橋水稻實(shí)驗(yàn)基地

這里可來(lái)頭不小，

培育了寧粳系列水稻新品種，曾經(jīng)摘得國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)和國(guó)家科技發(fā)明二等獎(jiǎng)。

這里不僅是作物遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長(zhǎng)江中下游粳稻生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的水稻育種基地，2020年南京水稻種質(zhì)資源國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站也落地于此。

探訪土橋，

走近由中國(guó)工程院院士萬(wàn)建民教授領(lǐng)銜的

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻遺傳育種專家團(tuán)隊(duì)，

他們戴著草帽、膚色黝黑，

傾注精力最多的，

不是自己的孩子，而是田里的稻子。

他們數(shù)十年如一日，

深耕育種、醉心稻田，

在水稻田里選“美”、選“強(qiáng)”、選“個(gè)性”

不斷選育優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、多抗、廣適的水稻品種，

讓百姓“吃得飽”、“吃得好”、“吃得健康”！

水稻也要“相親”嗎？

2003年，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)土橋水稻試驗(yàn)基地開(kāi)工建設(shè)。

基地主要定位于：種質(zhì)資源的保護(hù)收集、基礎(chǔ)研究的“大田驗(yàn)證”、關(guān)鍵育種材料的創(chuàng)制、水稻重要性狀的鑒定等。

10多名教授帶領(lǐng)著包含碩博士在內(nèi)100多名成員的團(tuán)隊(duì)，承擔(dān)著國(guó)家級(jí)重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目、國(guó)家轉(zhuǎn)基因重大專項(xiàng)等40項(xiàng)課題。黝黑的皮膚是土橋基地水稻育種人的共同特征，當(dāng)他們帶著大帽檐的草帽往稻田里一站，恐怕沒(méi)有人能將他們與當(dāng)?shù)剞r(nóng)民區(qū)分開(kāi)。

與農(nóng)民不同的是，這群教授滿嘴都是“品種、組合、品系、株系”……

雖然外行聽(tīng)得一頭霧水，他們卻個(gè)個(gè)樂(lè)在其中。

與一般的水稻農(nóng)場(chǎng)不同，到了秋收時(shí)節(jié)，這里便形成跟俄羅斯方塊相似的水稻迷宮。

每年5月是南京地區(qū)水稻的種植期，在播種前兩個(gè)月，育種專家們便開(kāi)始構(gòu)思、預(yù)測(cè)未來(lái)的育種趨勢(shì)，以規(guī)劃今年的育種方案。要在浩如煙海的水稻品種中，選出兩個(gè)有他們心儀性狀的親本。團(tuán)隊(duì)劉喜教授級(jí)高級(jí)實(shí)驗(yàn)師一行帶著小編穿過(guò)一片稻田，在一片水稻叢中停住。他伸手拿開(kāi)原本套在一株水稻上的牛皮紙袋介紹，這是他今年的育種方案之一，他打算培育一種抗蟲(chóng)又高產(chǎn)的水稻，這些性狀既有質(zhì)量性狀又有數(shù)量性狀，父母本的組合用記號(hào)筆被他詳細(xì)記在牛皮紙上以便區(qū)分。

雜交育種最精細(xì)程序是給水稻“繡花”——先用剪刀剪穎、剪開(kāi)穎殼，再去掉花藥，母本水稻的每一粒的花藥都要去除干凈，接下來(lái)就是授上心儀對(duì)象的花粉了。授粉最佳時(shí)間是每年暑假期間的上午11點(diǎn)至下午1點(diǎn)，這是一天中太陽(yáng)最毒的時(shí)候。無(wú)論是教授還是學(xué)生，都要跟著水稻的脾氣來(lái)。

就這樣，原本靠自交繁衍的水稻打破了“近親結(jié)婚”的桎梏，在育種專家的牽線搭橋下，和“性格”更互補(bǔ)的對(duì)象走到一起，而他們的后代，也會(huì)繼承他們的優(yōu)點(diǎn)，在這片土地繼續(xù)繁衍。

“水稻迷宮”的背后

“

1個(gè)品種的培育至少要花上10年。

”

團(tuán)隊(duì)劉世家研究員說(shuō)。

選親本雜交、分離群體、選單株、小區(qū)測(cè)試、品種審定、推廣，這一系列過(guò)程下來(lái)，順利的話就要花上10年。

在得到雜交F1代種子后，一場(chǎng)真正的育種拉鋸戰(zhàn)開(kāi)始了。

和色澤鮮艷、形狀多樣的豌豆相比，水稻沒(méi)有那么明顯的外觀特征，大部分稻子在成熟時(shí)期只有兩種顏色，是綠色的葉子和黃色的稻穗。然而，每年，都有幾千個(gè)不同的水稻品種和組合等待鑒別，想要區(qū)分水稻品種只能用最“笨”的辦法——做記號(hào)。

不過(guò)，育種家們還是想出了一套方法。首先，他們根據(jù)基地面積和分布，將水稻分為親本區(qū)、分離群體區(qū)、株系區(qū)、鑒定品比區(qū)、展示區(qū)。

他們首先將水稻分為固定面積的小區(qū)，每個(gè)小區(qū)種植不同的水稻，用寫(xiě)著水稻品種（系）編號(hào)的牌子插進(jìn)潮濕的泥土中定下了水稻種植行。不過(guò)，要如何讓水稻整齊地種植在里面呢？

劉喜找到了一張前不久拍攝的照片。圖中，一根繩子格外引人注意。在插秧的時(shí)候，十幾名工人戴著草帽、穿著雨鞋并排站在灌了水的稻田中，由繩子兩端的工人拉緊繩子，在每個(gè)標(biāo)識(shí)行距處停下，繩子上做好了一定距離的標(biāo)志，每位工人只要把稻秧插在每個(gè)標(biāo)志下方即可。

近幾十年來(lái)，育種家的 “同行”們發(fā)明了形形色色的農(nóng)業(yè)機(jī)械解放了農(nóng)民的雙手，在廣褒的稻田，播種機(jī)、聯(lián)合收割機(jī)油門一腳踩到底便能完成任務(wù)，但對(duì)于這種品種多、規(guī)模小的育種試驗(yàn)，還是得靠人工精細(xì)化種植。

雖然多數(shù)不用親自栽秧，但育種家的注意力卻不敢有一絲松懈——他們要盯緊工人手里的秧苗，在種完一個(gè)小區(qū)后及時(shí)更換秧苗品種，如果工人稍不注意把一個(gè)品種的水稻插到另一片地里，就會(huì)造成難以估量的育種偏差。

F1代結(jié)出的種子會(huì)參與下一輪播種，結(jié)出F2代種子，F(xiàn)2代種子也會(huì)在下一個(gè)秋天結(jié)出F3代種子……經(jīng)過(guò)一代又一代的自交，雜合的水稻會(huì)逐漸趨于純合，那些不符合要求的水稻品種會(huì)被留在地里，只有那些暫時(shí)符合條件的水稻才會(huì)被收割，由此，便形成了水稻迷宮。這樣的選拔會(huì)一直繼續(xù)下去。

長(zhǎng)江中下游的水稻種植區(qū)延續(xù)著一年一熟的耕作模式，每代種子的繁殖都要經(jīng)歷一年的時(shí)間，這意味著要育成一個(gè)成熟的品種，至少要花費(fèi)六七年的時(shí)間，十年磨一劍更是一種常態(tài)。

為了加快育種周期，每年冬天，水稻遺傳育種團(tuán)隊(duì)就像候鳥(niǎo)一般，帶著秋天收獲的種子來(lái)到位于海南的南繁基地播種下一個(gè)世代的水稻，待海南的水稻成熟后，再將其帶回南京繁殖下一代種子，周而復(fù)始，年年不斷，運(yùn)氣好的話，能夠縮短一半的育種時(shí)間，雖然5年時(shí)間依舊漫長(zhǎng)，卻是育種路上前進(jìn)的一大步。

良種是“考”出來(lái)的

三月選親本，五月播種，六月移栽，八月做雜交，十月收種，剩下的半年，土地休息了，人也能一起休息嗎？

答案是否定的。

經(jīng)過(guò)田間的選擇，首先要進(jìn)行測(cè)產(chǎn)，產(chǎn)量符合要求的材料，要進(jìn)行考種，就是測(cè)定穗長(zhǎng)、每穗總粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、千粒重等性狀，計(jì)算結(jié)實(shí)率，還要進(jìn)行米質(zhì)檢測(cè)，包括碾米品質(zhì)（出米率等）、外觀品質(zhì)（堊白度等）、理化品質(zhì)（直鏈淀粉含量、膠稠度等），各方面符合要求的還要進(jìn)行食味品嘗，只有綜合性狀優(yōu)良且食味佳的材料才能進(jìn)入品比以及以后的申報(bào)區(qū)域試驗(yàn)。

基地品米現(xiàn)場(chǎng)

“江山代有良種出，各領(lǐng)風(fēng)騷二十年”——良種是“考”出來(lái)的！

這就不得不提在去年新成立的南京水稻種質(zhì)資源國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站。該研究站以“固定品種，連續(xù)觀測(cè)”為特色。在成立初期，他們選出從50年代到當(dāng)下跨度近70年的600多份種質(zhì)資源進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)。觀測(cè)站站長(zhǎng)、團(tuán)隊(duì)王益華教授介紹，當(dāng)下的氣候和種植條件比原來(lái)復(fù)雜，外來(lái)病害、極端天氣層出不窮，設(shè)立這個(gè)研究站的目的，就是要看看這些被市場(chǎng)“認(rèn)可”的品種是否能在氣候和環(huán)境的變化中依然保持“優(yōu)越性”，結(jié)合每年的氣象數(shù)據(jù)，分析環(huán)境變化對(duì)水稻分蘗、株高、生育期、外觀的影響，發(fā)現(xiàn)這些水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)變化的秘密，發(fā)現(xiàn)更多能在逆境下頑強(qiáng)生長(zhǎng)的彈性品種。

頂著“兩頭”的硬核基地

南農(nóng)大土橋水稻實(shí)驗(yàn)基地之所以硬核，是因?yàn)檫@里的育種家們一直頂著“兩頭”：一頭貼著地，風(fēng)吹日曬地在田里“摸爬滾打”，攢的一副“選美”好眼力；另一頭頂著天，田里的品種帶回實(shí)驗(yàn)室，借助現(xiàn)代生物技術(shù)輔助育種，練得一手“繡花功夫”。

“

表型技術(shù)和分子育種技術(shù)的發(fā)展，將大大推動(dòng)育種進(jìn)程。

”

團(tuán)隊(duì)劉裕強(qiáng)教授介紹。

帶回實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)的品種

基地內(nèi)研究生們的實(shí)驗(yàn)樣品

精準(zhǔn)表型數(shù)據(jù)的獲取是優(yōu)異種質(zhì)資源發(fā)掘和優(yōu)良品種培育的前提。主要依賴人工的傳統(tǒng)表型數(shù)據(jù)獲取方法，費(fèi)事、費(fèi)力、效率低下而基于人工智能的作物表型組學(xué)可以通過(guò)圖像獲取及識(shí)別等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)作物主要農(nóng)藝性狀的高通量、精準(zhǔn)獲取，大大提高表型選擇的效率和準(zhǔn)確性。

“

從“吃飽”到“吃好”再到“吃得健康”

”

借助基礎(chǔ)研究，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻遺傳育種團(tuán)隊(duì)還選育出適宜糖尿病、腎臟病病人食用的低蛋白品種、適宜高血壓病人食用的富含GABA的品種，為吃出健康提供了可能。利用挖掘的抗褐飛虱基因，正在選育抗褐飛虱水稻新品種，為少打農(nóng)藥甚至不打農(nóng)藥提供了可能。

從原先的92畝土地到如今的420畝稻田，靠著幾代育種人的努力，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻遺傳育種團(tuán)隊(duì)僅在土橋基地，便育成粳稻新品種15個(gè)，秈稻新組合4個(gè)，創(chuàng)制的新材料23個(gè)，其中寧粳1號(hào)、寧粳3號(hào)、寧粳4號(hào)、寧粳7號(hào)更是被農(nóng)業(yè)部確認(rèn)為超級(jí)稻品種，寧香粳9號(hào)在國(guó)家優(yōu)質(zhì)粳稻食味評(píng)鑒中獲得金獎(jiǎng)第一名，這些品種目前均得到大面積的推廣應(yīng)用，為糧食增產(chǎn)、農(nóng)民增收作出了突出貢獻(xiàn)。

指導(dǎo)教師｜許天穎

文字｜全媒體中心蔡漪鈴?fù)跛捐?/p>

照片 |郭嘉寧

全媒體中心蔡漪鈴

部分照片由受訪團(tuán)隊(duì)提供

編輯|郭嘉寧

校對(duì)| 王璐

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