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武汉“多倍体水稻”能让亩产提高20%

待通过区域试验后将大面积种植端上市民餐桌

发布日期: 2021-12-03 16:05 来源: 长江日报

室内智能育种工厂里,多倍体水稻种苗长势喜人。

武汉科研人员正在研发多倍体水稻。

种业是国家重要的战略性核心产业,是保障国家粮食安全和主要农产品有效供给的重要基础。根据规划,在种业方面,武汉将发挥农科优势,支持种业龙头企业开展种源“卡脖子”技术攻关,建立高标准良种繁育基地,提升种业科技创新能力。“十四五”期间,武汉将建设成具有国际影响力的种业研发中心、展示中心,打造集科技研发、生产加工、储运管理、展示交易、休闲观光、“互联网+”融合发展的现代种业产业链。而武汉多倍体水稻研发项目的不断推进,正是这一做法的生动实践。

11月23日,由武汉市农业农村局联合长江日报推出的“探营武汉现代农业”第五站,记者走进位于黄陂区武湖生态农业园的武汉多倍体生物科技有限公司探访。

多倍体水稻研发提速后一年可育种4至5代

“以前在田间繁育水稻种苗,一年最多种2代,2019年,智能育种工厂建成并投入使用后,我们一年可以种4至5代。繁殖代数越多,育种效率越高,让多倍体水稻研发再提速!”23日上午,在武汉多倍体生物科技有限公司的室内智能育种工厂,多倍体水稻种苗长势喜人,公司实验室主任舒园园详细地向记者介绍多倍体水稻的意义。

多倍体水稻是武汉多倍体生物科技有限公司依托湖北大学生命科学学院教授、多倍体水稻育种科学家蔡得田及其科研团队多年的研究成果,公司同时聘请谢华安院士、朱英国院士为科技顾问,联合武汉市农科院,利用染色体加倍技术,将二倍体水稻整个基因组加倍,并通过生物技术手段培育,形成了目前的多倍体水稻新品种。

公司总经理陈龙介绍,从1999年开始,蔡得田教授就和袁隆平院士、湖北省农科院研究员卢兴桂在多年研究实验的基础上,最先提出了“利用远缘杂交和多倍体双重优势进行超级稻育种”的水稻育种新战略,该战略的基本原理是:基于多倍化是生物进化的主要趋势,作物多倍化带来产量成倍增加和多样性丰富的事实,利用优良基因、杂种优势和多倍体优势,选育产量高、品质优、抗逆强的多倍体水稻,开辟育种新途径。

“与传统的二倍体水稻和杂交水稻不同的是,多倍体水稻育种是基于植物进化原理,将二倍体水稻杂交加倍而培育成多倍体新品种的育种技术。多倍体水稻植株发育高大粗壮,穗大粒大,比二倍体水稻重60%以上,有米质优、抗逆性强、增产幅度大等优点。”陈龙说。但在研究过程中,结实率低一直是多倍体水稻的瓶颈,经过十多年的努力,2015年,蔡得田教授带领的科研团队终于攻克这一难题,将结实率提升到了80%以上,使得这种优质功能大米进入到市场生产应用又近一步。

2016年,经农业农村部批复,国家投资684万元成立了“国家多倍体水稻育种创新基地”,使用面积达4000多平方米的多倍体水稻企业研发中心也投入使用,研发平台更趋完善。

目前,武汉多倍体研发团队拥有13项国家发明专利和3项美国发明专利,另有多项国际和国家发明专利正在申报和受理审批中。去年12月16日,以谢华安院士为组长、桂建芳院士和王汉中院士为副组长的7名专家,对“多倍体水稻育种理论、关键技术与核心种质创新”项目进行了成果评价,专家组一致认为,该项目科技成果整体达到国际领先水平。

2021年,武汉市将多倍体水稻研发列入了农业“十四五”规划中,湖北省科技厅也将多倍体水稻研发列入了湖北省“十四五”科技规划,湖北省农业农村厅也给予了项目支持。近年来,研发团队对多倍体稳定品系进行了多点筛选,待通过区域试验后,即可进行大面积生产种植。

“多倍体”能使现有水稻亩产提高20%

“现在,多倍体水稻每亩产量达到1100~1400斤,研发项目已完成第一期的目标。第二期和第三期预期达到增产10%~25%的目标,每一期时间跨度为5~7年。”谈起水稻育种,蔡得田教授信心满满地说,届时,全中国4.5亿亩水稻种植面积、世界21亿亩水稻种植面积,将有一半种植上多倍体水稻。

虽然多倍体技术日趋成熟,但许多人对它仍一知半解,觉得离我们的生活很遥远,其实不然。蔡得田教授介绍,在自然界中,许多农作物及果树、树木为多倍体,如小麦、棉花、花生、烟草、甘薯、马铃薯、香蕉等,均为天然的多倍体植物,所以“多倍体”并不都是人工干预形成的。

“那么人工培育的多倍体又是什么呢?很好理解,日常生活中,三倍体无籽西瓜就是人工合成的多倍体物种。而巨峰类四倍体葡萄、小黑麦等,也是人工合成的多倍体物种,多倍体在生产上已经得到广泛利用。”蔡得田教授介绍,“多倍体水稻育种被称为新一次绿色革命,是一个育种大工程,普通水稻是二倍体,形成多倍体是植物进化的趋势,且多倍体水稻能使现有水稻亩产提高20%,还将使大米蛋白质含量提高30%,这对开发大米蛋白粉、米奶、营养米粉等功能性食品,延伸大健康产业链具有重要意义。”

“多倍体水稻涉及转基因技术吗?”应用生产迈向“最后一公里”前,不少人提出这样的询问。“通过连续多年的田间试验,我们筛选出一大批育种新材料,创造出5000余份稳定的多倍体水稻新材料,选育近百份优良的多倍体水稻稳定品系,多个品系已进入区域试验。通过科技部组织专家论证,多倍体水稻不涉及生物安全性问题。”蔡得田教授回答说,多倍体水稻技术不是“转基因”。

“联合国粮农组织曾指出,到2050年,全球粮食生产要在目前的基础上增加70%,才能满足人口增长需求。而多倍体水稻育种有可能是21世纪人类解决世界粮食危机的一个重要的育种新方法,前景广阔。”蔡得田教授介绍,未来几年,武汉多倍体水稻育种将走完“最后一公里”,会继续加强基础性研究,完善品系选育,并进行多地区、多地点专项试验,最终选育出1~2个经济性状优势明显,且种性稳定、蛋白质高、品质优良的新品种,让其正式走向市场,端上市民餐桌。

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