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【國家獎】寄情千重化稻浪 終守萬擔糧歸倉

記國家科學技術進步獎二等獎“超高產專用早秈稻品種中嘉早17等的選育與應用”

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  近日,從2020年度國家科學技術獎勵大會獲悉,中國水稻研究所胡培松研究員主持完成的“超高產專用早秈稻品種中嘉早17等的選育與應用”獲得國家科技進步二等獎。

    

  早稻約占我國水稻總產的16%~18%,是我國重要的戰略儲備糧源,對保障我國糧食安全意義重大。長江中下游早稻約占全國早稻產量的70%,但該區域早稻生產存在苗期低溫冷害爛秧、生長期短難創高產、高溫逼熟品質差等三大突出技術難題,導致該區域早稻生產效益低、波動大、農民種糧積極性不高。隨著人民生活水平的提高,老百姓直接食用早稻的比例越來越小,早稻的生存空間也越來越窄,根本出路在于品種專用化和用途多樣化發展。米粉作為我國南方傳統美食,深受消費者喜愛,并遠銷歐美及東南亞各國,但長期以來,市場上缺乏優質的專用米粉稻品種。胡培松研究員針對早稻產業存在的技術難題和社會消費需求,帶領團隊歷經18年攻關,在超高產米粉專用早稻育種種質創制、米粉稻選育技術體系構建和新品種培育方面取得了顯著成效。

  迎難而上  尋求突破  創制優良新種質

  長江中下游早稻播種季節易遇倒春寒危害,受雙季稻前后茬限制,生育期短,難高產。繼嘉育293、浙733等這些高產品種推廣應用后,長江中下游地區的早稻單產在相當長的一段時期內進入了瓶頸期,難以再上新臺階,想要有所突破,就急需新的高產基因型進行遺傳補充。優質米粉加工專用稻需要兼顧高直鏈淀粉含量和長膠稠度,但直鏈淀粉含量和膠稠度存在遺傳連鎖,高直鏈淀粉含量且長膠稠度兼顧的種質材料在當時十分稀缺,進行遺傳改良的物質基礎薄弱、技術難度大。

  針對早稻生產現狀和技術難題,胡培松團隊提出芽期、苗期多重低溫耐冷篩選策略,開展“耐淹與耐低溫發芽+芽期耐低溫+苗期耐低溫+早生快長”協同篩選鑒定,并運用生態、地理遠緣雜交,與嘉興農業科學研究院合作,將華南超高產品種特青2號的高產基因導入到嘉興市農業科學院育成的早稻材料Z94-207中,構建大分離群體,分離世代以特青2號的株葉形態為“模板”,開展強化選擇,后代進行苗期耐低溫、早發性和產量等多重篩選鑒定,結合米粉專用稻品質指標的篩選鑒定,最終創制出高產基因型、高直鏈淀粉且長膠稠度兼顧的米粉專用育種種質嘉育253,成為長江中下游雙季早稻改良骨干親本。

  欲善其事  先利其器  高效平臺添助力

  稻米品質評價指標眾多,傳統分析方法程序繁瑣,費時費力。稻米品質指標的準確快速評價,能更好地助推水稻品種選育。2005年,胡培松團隊聯合國際水稻研究所成立中國-IRRI稻米品質營養聯合研究中心,購置稻米品質分析先進儀器設備,引導團隊成員,從攻克選擇效率低、費時費力的評價體系入手,系統創建了稻米直鏈淀粉含量、糊化溫度、膠稠度等關鍵指標的快速評價方法,稻米品質高效評價技術平臺被國內外同行廣泛利用。

  長期以來,米粉專用稻選育一直無明確的具體指標,只是將直鏈淀粉含量作為主要參考指標,忽視了膠稠度、糊化溫度以及淀粉精細結構等對米粉品質影響的問題。胡培松研究員帶領團隊利用快速粘度分析儀(RVA),研究了近300份水稻材料的米粉品質、理化品質與RVA特征值的關系,確立了粘滯性譜中的回生值和崩解值是米粉稻選擇的關鍵參數,首次將RVA用于糊化溫度和直鏈淀粉含量的定量協同測定,獨創的RVA篩選米粉稻技術體系,使得選擇效率提高約20倍。利用凝膠滲透色譜儀、毛細管電泳儀、差熱儀等研創出絕對直鏈淀粉含量、糊化參數、支鏈淀粉鏈長分布等米粉特性緊密相關的綜合評判指標,實現了米粉專用稻品質指標的精準鑒定,獲發明專利6項,顯著提高了米粉專用早稻育種效率。

  汗水澆灌  寒暑堅守  當家花旦終育成

  育種,是熱情、毅力、耐力和體力的持續考驗。一個品種的培育,至少要經過8輪培育;一個好的水稻品種穩定下來,起碼需要6年。

  早稻選種季節,正值七月高溫天氣,胡培松研究員一般早上5點起床去地里,干2、3個小時的活,已經全身濕透,衣服能擰出不少水來。回來吃個早飯,換身干衣服再下田,一天下來要換上三四套衣服。寒暑交替,正是這樣的堅守,才終于有了回報。利用創制的高產基因型米粉專用早稻嘉育253,與苗期耐寒性好、結實率高的中選181雜交,結合米粉專用早稻篩選評價技術,經過一代代種植、選擇,最終育成適應性、產量、抗性、加工專用品質等綜合性狀優良的中嘉早17。

  中嘉早17在歷次區試和生產試驗中均表現為增產幅度大、高產、穩產、抗病,國家區試和生產試驗分別比對照增產9.12%和14.71%。中嘉早17整精米率高達66.7%,比一般秈稻高15個百分點,高直鏈淀粉含量25.9%、長膠稠度77mm,其生產的直條米粉和濕米粉,加工品質優良,尤其是斷條率低,干米粉僅為1.8%,鮮米粉為8%,遠優于干米粉≤5%和鮮米粉≤20%的規定標準,干米粉烹飪損失率低,僅為5.3%,優于標準規定的≤8%。中嘉早17的膠稠度長、直鏈淀粉含量高,加工出來的米粉彈性好、不斷條、不糊湯,而且也不會因為湯汁浸泡而漲糊,具有極優的米粉加工特性。中嘉早17憑著米粉易加工等方面的優勢,顯著提升了商品價值,迅速風靡南方稻區。2009年以652.26公斤的百畝示范方平均產量和704.35公斤的最高畝產刷新了浙江農業吉尼斯早稻百畝示范方紀錄,湖南、江西等地加價收購,提高了農民種糧積極性。中嘉早17于2008年通過浙江審定、2009年通過國家審定后,在長江中下游65個縣市機插、拋秧、直播、移栽等多種栽培模式均表現高產穩產,2010年農業部認定為超級稻品種,2010年至2016年連續七年被農業部推薦為主導品種,2013年起連續5年是全國推廣面積最大的秈稻品種,2015年推廣應用1028萬畝,是1991年以來唯一單年應用超千萬畝的早稻品種,約占長江中下游早稻面積20%,成為南方秈稻區名副其實的“當家花旦”。至2019年底,中嘉早17全國已累計推廣6532萬畝,增產稻谷21.3億公斤,農民增收55.26億元。中嘉早17和嘉育253作為親本材料被廣泛利用。據不完全統計,已有30個衍生早稻品種通過審定,衍生品種推廣3573萬畝,社會經濟效益顯著。該成果解決了米粉加工優質專用糧的原料短缺問題,為我國早秈稻多用途開辟了新途徑。

  情定稻路  面向前沿  矢志不移秉初心

  胡培松研究員1964年出生于浙江桐廬農村。報考大學的那一年,正是袁隆平院士的雜交水稻科研協作組獲得國內首個特等發明獎的那一年。雜交水稻的橫空出世,讓他深受鼓舞,加上小時候挨餓和對糧食需求的深刻記憶,他毅然填報了浙江農業大學種子專業。伏首田間近三十載,胡培松研究員專心耕耘在秈稻品質遺傳改良研究領域,他說,他喜歡親眼見證水稻落地出芽、抽穗開花,到結出大米的那種喜悅和滿足感。 “超級專用早秈稻品種中嘉早17等的選育與應用”獲得國家科技進步二等獎,這是胡培松研究員以第一完成人身份獲得的第三項國家級獎勵。三次國家級獎勵,是對胡培松研究員投身“稻”路近三十年、帶領團隊探索創新、執著奮進的高度認可。如今放眼湖南、湖北、江西、浙江等地田間,稻花香里皆浸潤著他的心血與汗水。

  不滿足于已取得的成績,才會有前進腳步的不停息。自1988年攻讀碩士被導師熊振民和閔紹楷先生領入水稻育種研究的大門,到1991年碩士畢業追隨黃發松老師,胡培松研究員從此開始踏上了“稻路”之旅,其研究團隊也由當初的4人發展壯大成今天的三四十人,從未停歇探索的腳步。他清醒地意識到育種研究必須順應和貼近百姓生活需求。“水稻育種研究是一項需要持之以恒的工作”。胡培松研究員表示,在未來的研究中,他的團隊將研究重心繼續放在“吃得好”“吃得安全”上,選育個性化、功能性、綠色優質好品種,把科研成果寫到祖國大地上,為口糧絕對安全保駕護航,讓國人把飯碗牢牢端在自己手里,這就是他作為農業科研工作者的初心。相信通過不斷努力、開拓創新,國人的飯碗會端得更牢,端得更好!

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