科普中国 22小时前
水稻品种的持续更新,就像手机的迭代升级……
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" 十五五 " 规划纲要提出要 " 深入实施种业振兴行动 "," 培育高产优质、抗逆广适新品种 "。育种是一场和时间的赛跑,面对需求细分的主食市场和可能的极端天气,科普中国邀请湖南农业大学农学院种子科学与工程系主任、湖南粮安科技股份有限公司科学院院长雷东阳教授为大家解惑,什么样的水稻品种才能让消费者爱吃,让农民想种,让产业不受制于人。

Q1:什么是水稻的新品种?为什么到了今天,我们还要不断追求水稻新品种?现有的品种不够用了吗?

简单来说,可投入生产应用的水稻新品种,是经过人工选育改良,具备特异性、一致性、稳定性三大特性,历经多年多点区域试验筛选,最终通过国家或省级审定的水稻品种。

并不是现有品种无法种植、不够用。这就很像手机迭代升级,我们不是因为旧手机不能通话才更换新机,而是为了更快的网速、更好的体验。水稻育种也是同理,品种迭代不是简单的数量叠加,而是适配时代需求的全方位升级。如今人民群众生活水平提升,不再只追求高产,更看重稻米口感与品质。现代农业直播、机械化等轻简化种植模式,对水稻抗倒伏、易种植的属性要求更高。同时全球气候变暖,高温热害、极端天气频发,亟须耐高温、抗逆性更强的品种。

水稻新品种的持续更新,是一场关乎种植效率、粮食品质和农业可持续发展的深刻变革。

雷东阳主导培育的水稻新品种 " 华湘明珠 " 实现了米质、产量、抗病、耐热抗逆等优势性状的高效聚合突破。作者供图

Q2:现在市面上出现了口感偏糯的籼米,这和以前消费者对大米品种和口感的印象有很大区别,育种专家作为设计师,在这背后做了什么工作?

出现软糯口感的籼米,是水稻精准育种、按需育种的典型突破。大家对大米口感的认知差异,核心根源在于稻米的淀粉组成。大米淀粉主要由直链淀粉和支链淀粉构成,两者比例直接决定米饭口感:直链淀粉含量越高,米饭质地越硬、口感松散;支链淀粉含量越高,米饭就越软糯、黏韧。

以往传统籼米直链淀粉含量偏高,口感偏清爽、劲道,这也是大众根深蒂固的印象。如今南方多数消费者更偏爱软糯口感的米饭,我们育种专家就像水稻 " 设计师 ",摒弃了过去单一追求高产的育种思路,立足市场消费需求精准改良品种。

育种家们通过基因筛选、杂交改良等定向育种技术,在完整保留籼米高产、适应性广、适配南方规模化种植等核心优势的前提下,精准优化稻米淀粉结构、适度降低直链淀粉含量,培育出偏低直链淀粉的软糯型籼米品种,改善了传统籼米偏硬、黏性差的短板。

传统育种是 " 有什么吃什么 ",被动适配现有品种特性;而现代精准育种是 " 群众想吃什么,我们就培育什么 "。通过精细化、定制化的品种设计,丰富稻米品类、优化食用口感,精准满足消费者高品质、多元化的主食需求。

Q3:有种说法是大米没以前好吃了,抛开童年滤镜,有研究表示,夜间温度上升会影响大米淀粉累积,导致优质稻米率下降。在全球变暖的大趋势下,育种技术上是否会针对这种问题进行改善?

简单来说,就是用育种科技对冲气候短板,保证水稻稳产优质,让优良品种的品质和产量优势受气候影响更小。

品种是决定稻米品质最核心的因素。首先要明确一个核心事实:从育种迭代和整体产业水平来看,如今的稻米品质整体水平,相比过去实现了全方位、跨越式的提升。近些年我们通过持续的品质育种攻关,淘汰了大量低质、适口性差的老旧品种,市面上主流推广的水稻新品种,在各维度品质上都全面优于传统品种,大众能吃到的优质大米品类更多、整体口感更好。

环境条件和肥水管理会不同程度影响稻米品质,水稻灌浆期高温会导致田间种植的优质米率下降,出现稻米外观和口感变差的情况。针对这一痛点,我们育种领域早已开展定向专项攻关,核心就是通过种质资源挖掘、分子标记辅助育种、定向杂交改良等技术培育高温钝感型水稻新品种,让水稻对夜间高温、极端高温天气不敏感。这类新品种即便遭遇高温天气,也能正常完成淀粉积累,结实率较高,最大程度保留优良食味、外观品质和产量水平。

陈立云、雷东阳师徒带领团队研发的特早熟水稻品种已经培育成功,已进入小面积试验示范阶段。作者供图

Q4:您和您导师一起培育的 " 特早熟水稻 ",能比普通品种早成熟 8 到 10 天。抢出这几天时间,对粮食生产意味着什么?和一般的早熟品种相比," 特早熟水稻 " 还有什么优势?

这   8   到   10   天的早熟窗口期,看似时间不长,却是破解南方稻 - 稻 - 油三熟制生产瓶颈、稳住粮食产能、提升种植容错率的关键 " 黄金周期 ",对粮食生产有着实打实的提质、稳产、增效价值。

特早熟水稻的研发可以高效挖掘耕地增产潜力,保障稻 - 稻 - 油多熟制生产、稳固提升粮油产能的需要。培育和推广短生育期水稻,在我国长江中下游双季稻区实施稻 - 稻 - 油种植模式,有望将温光资源的利用率比一季稻、双季稻分别提高   55% 和   25% 以上,土地利用率分别提高   60% 和   30% 以上。如将湖南、江西、广东、广西四省区稻田复种指数在当前基础上提高   33   个百分点,相当于增加稻田播种面积   6000   万亩,可实现新增稻谷   500   亿斤。

我国南方洪涝灾害和华南地区台风年均致水稻减产约   200   亿斤以上。应用短生育期水稻品种在安全生育期内灾后进行应急补种,是减灾减损,保障粮食安全的重要途径。

南方稻区再生稻种植面积   1000   万亩以上,当前再生稻生产和大面积推广还面临一些困难和问题,其中最核心的是头季机械收割造成稻桩受损。农户在收获头季时,大多是应用普通机械,收割机具对蓄留再生季的稻桩碾压严重,导致再生季产量损失   30%- 80%,降低了再生稻生产效益,在机收损坏地块播种短生育期水稻品种,将显著提高再生季产量。

Q5:您主导培育的 " 华湘明珠 " 被称为杂交稻育种的 " 超级亲本 ",团队是如何实现优良性状的聚合突破的?现在产业化走到哪一步了?

过去水稻育种长期存在一个普遍难题,就是优质不高产、优质不抗病、优质不耐热,多项优良性状很难集中在同一个品种上。从稻米品质性状来看,华湘明珠较好地解决了当前高档优质稻育种普遍存在的 " 长宽比大整精米率低、好看不好吃 " 的难题。

2025 年 12 月内蒙古兴安盟乌兰浩特的国际稻米食味品鉴大会中,华湘明珠凭借优异的食味品质,从全国 200 余个优质稻品种中脱颖而出,荣获籼稻组特别优胜奖第一名。作者供图。

培育过程中,我们采用传统育种结合分子标记辅助选择和 " 高温 + 病圃 " 增压选择技术,开展 " 湖南 + 海南 " 穿梭加代育种,将传统田间表型选择与分子精准鉴定相结合,精准锁定、筛选低垩白、高整精米率、抗病、耐高温等关键优良性状,从源头保障品种的优质底色,大幅提升育种精准度和效率。

同时,我们不局限于实验室筛选,全程开展优质、抗病、耐热三重田间增压选择:筛选抽穗扬花期高温灌浆期高温钝感、品质稳定的单株,筛选淘汰稻瘟病圃抗病性差株系。通过 " 分子精准鉴定 + 逆境加压选择 " 的双重选育,打破了优质与高产、抗逆、抗病的育种矛盾,培育出既香软优质、米质达国标一级,又稳产高产、抗病耐热、综合性状均衡的骨干亲本 " 华湘明珠 "。

" 华湘明珠 "2024   年已通过国家审定、贵州省级审定,已在长江中下游稻区湖南、湖北、江西、安徽等省份及贵州省实现规模化推广种植,作为常规稻累计推广种植面积超   60   万亩。该品种也是当前高档优质育种的核心亲本,依托这个优良亲本,我们已经成功选配出粮两优华湘明珠、裕两优华湘明珠、蒙香两优明珠、国香两优明珠等   9   个一级优质杂交稻新组合,多个组合综合性状优异,正在陆续推进审定与示范推广,可为南方稻区优质稻产业化提供核心种源支撑。

Q6:您觉得像 " 华湘明珠 " 这样的优良品种,从实验室到大规模种植,最困难的是什么?

优良品种从实验室到大规模种植当前存在的困难,我认为主要有两个方面:一是当前审定规则和制度还存在不科学、不合理的地方,导致有市场价值的品种不一定能够通过审定,通过审定的品种很大部分没有推广价值。育繁推一体化企业具有审定绿色通道资格,相对来说容易审定品种,科研院所研发的有市场潜力的品种难以通过审定。二是优质品种需要适宜匹配的配套栽培技术和推广模式、最大程度释放其优势。后续我们的重点就是持续完善良种良法配套体系,做好技术落地推广,让科研端的优质突破,真正转化为产业端、农户端的稳产增收实效。

Q7:您每年冬春奔赴海南的 " 南繁基地 " 育种,这里育种最大的优势是什么?类似南繁这样的种业创新基地,对于普通农民和消费者来说,最终能带来什么实惠?

南繁是我国种业育种的 " 加速器 " 和 " 孵化器 ",也是我们水稻育种科研每年必守的关键阵地,我们湖南农业大学上个世纪   70   年代开始在海南建有科研基地。海南一年四季光照充足、热量充沛、具备独一无二的天然气候优势,冬季,湖南地区不能种植水稻,这里依然可以正常开展种植、加代选育,这是南繁最大的核心优势。

依托这种独特的气候条件,我们能实现一年多代、快速加代育种。常规内陆育种一年只能繁育一代,品种选育、性状稳定需要七八年甚至更久,而南繁可以实现一年至少多加繁   1   代,缩短育种周期、加快品种迭代速度,让优质、抗逆、高产的新品种能够更快问世。同时,海南常年高温、高湿、多病虫害的特殊生态环境,本身就是天然的 " 逆境筛选场 ",我们可以在这里同步开展抗病、耐逆的加压筛选,提前淘汰性状不稳定、抗逆性弱的育种材料,筛选品种综合性状更优、大田适应性更强的优异材料。

雷东阳团队在南繁致力于特早熟水稻、系列优质品种的迭代升级与种质创新。海南一年可以加代种植 4-5 代,加速了新品种的研发进程。作者供图

很多人觉得南繁育种离生活很远,其实它的成果最终惠及农民和普通消费者。对农民而言,南繁加速培育出的新品种,品质更好、抗性更强、种植更稳,耐高温、少生病、适配轻简化种植,能有效降低农药、人工成本,减少气候灾害减产损失,稳定提升种粮收益。

对消费者而言,更快迭代的水稻品种,持续带来口感更优、营养更好、品质更稳定的稻米,让大家一年四季都能吃到优质安全的大米。简单来说,南繁的科研加速度,最终转化为农民的增收幅度和消费者的餐桌品质。

Q8:您曾在科普演讲中提到,全球约 15% 的野生稻资源已灭绝,我们国家为保护野生稻做出了什么努力?野生稻保护研究的意义和难点在哪里?

野生稻是水稻育种的 " 天然基因宝库 ",也是保障种业原始创新、应对未知风险的战略资源,全球野生稻资源消退、部分居群灭绝,是整个种业领域的重大损失。对此,我国高度重视野生稻保护,构建了原生境保护 + 种质异位保存的双重保护体系,筑牢野生稻资源安全屏障。

从研究意义来看,野生稻是现代水稻育种的 " 终极基因底牌 "。长期人工选育让栽培稻遗传基础越来越狭窄,优质、抗病、耐高温等稀缺优异基因逐渐匮乏。而野生稻历经千万年自然进化,积淀了大量栽培稻不具备的优良抗性基因和功能基因,像耐高温、抗病虫害、耐逆抗灾、养分高效利用等关键性状,都能从野生稻中挖掘利用。我们开展野生稻研究,就是为育种创新储备丰富基因资源,持续破解优质与抗逆、高产平衡的育种难题,为培育绿色多抗、优质高产的突破性新品种提供原始素材,从根源保障我国种源自主可控。

当然,野生稻保护与研究也存在不少现实难点。第一是生存栖息地持续萎缩,城镇化、农田改造、基础设施建设不断挤压野生稻生存空间,加上外来物种入侵、水源变化,野生稻天然种群碎片化、退化严重,保护压力大。第二是资源发掘难度大,野生稻性状复杂、基因海量,多数优异隐性基因难以直观识别,需要长期鉴定、多点评价,筛选周期长、科研难度高。第三是保护与利用衔接难,部分资源分散保存、共享利用率不高,从野生资源挖掘优异基因、整合到栽培稻品种中,需要经过多代回交改良,育种转化链条长、见效慢,是一项长期的基础性科研工作。

策划制作

审核丨雷东阳   湖南农业大学农学院种子科学与工程系主任、湖南粮安科技股份有限公司科学院院长

策划丨艾静

责编丨艾静、刘晓璐

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