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十七年解碼“小薇”的秘密

中國(guó)水稻研究所培育超矮稈新型水稻實(shí)現(xiàn)畝產(chǎn)410公斤

發(fā)布時(shí)間:2025-05-26 17:36:44 來(lái)源: 浙江日?qǐng)?bào) 記者 陳寧 林曉暉

中國(guó)水稻研究所的研究員在分子操作室進(jìn)行水稻DNA提取和基因擴(kuò)增實(shí)驗(yàn)。

  編者按:加強(qiáng)基礎(chǔ)研究,是實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)的迫切要求,是建設(shè)世界科技強(qiáng)國(guó)的必由之路。在加快建設(shè)創(chuàng)新浙江,因地制宜發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的進(jìn)程中,離不開(kāi)一個(gè)個(gè)聚力基礎(chǔ)研究的實(shí)驗(yàn)室。

  一株僅30厘米高的水稻,只有普通水稻三分之一高的莖稈,卻能夠支撐起飽滿的籽粒,獲得不亞于普通水稻的谷草比……在水稻生物育種全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室種質(zhì)創(chuàng)新與利用課題組,這株神奇的稻子,有一個(gè)朗朗上口的名字:“小薇”。

  初夏時(shí)節(jié),海南崖州灣南繁基地傳來(lái)喜訊:由課題組培育的超矮稈新型水稻“小薇”,實(shí)現(xiàn)畝產(chǎn)410公斤。

  身在崖州灣的中國(guó)科學(xué)院院士錢(qián)前,第一時(shí)間將喜訊與位于杭州富陽(yáng)的中國(guó)水稻研究所的團(tuán)隊(duì)成員分享,兩千多公里的地理距離,沒(méi)有阻礙他們同頻共振的喜悅。“十年磨一劍,粒粒皆辛苦!卞X(qián)前感慨不已。

  身型矮小的“小薇”,為什么讓水稻人如此振奮?它的不同凡響,要從水稻研究的特殊性說(shuō)起。

  在中國(guó)水稻研究所,記者見(jiàn)到了課題組成員,他們年齡跨度從60后到00后,清一色皮膚黝黑、笑容燦爛。課題組組長(zhǎng)張光恒介紹,日常研究中,他們關(guān)注的不僅是又高又壯的正常稻子,還有那些表型奇特的“非正常”水稻。

  這是因?yàn),水稻的?萬(wàn)個(gè)基因中,科學(xué)家們能“解碼”的依舊是少數(shù)!坝辛烁叨炔煌乃,就能破解矮的密碼!睆埞夂憬榻B,傳統(tǒng)育種中,稻苗的“高矮胖瘦”只能憑借育種家的經(jīng)驗(yàn)判斷和選擇,有了分子生物學(xué)的加持,就可以一窺基因的“天書(shū)”。為了探索水稻生長(zhǎng)的秘密,課題組利用物理、化學(xué)、生物等多種方法人為干預(yù),以觸發(fā)水稻基因突變,獲得更多有價(jià)值的遺傳材料。

  17年前,在這個(gè)被稱(chēng)為“基因誘變”的過(guò)程中,課題組從粳稻“日本晴”與秈稻“9311”兩個(gè)品種的誘變中發(fā)現(xiàn)了一株僅22厘米高的矮稈突變體。

  這引起了錢(qián)前的注意:如果一株矮稈水稻能實(shí)現(xiàn)正常產(chǎn)量,那么或許能走向立體種植,向空間要產(chǎn)量。

  可是,偶然出現(xiàn)的“小薇”有不少先天缺陷:莖稈不夠健壯、穗粒也不夠飽滿,課題組成員開(kāi)始一點(diǎn)點(diǎn)優(yōu)化它的基因。“為原有的種質(zhì)配型最優(yōu)的調(diào)控結(jié)穗基因,讓它能結(jié)出正常的穗粒;再在這個(gè)基礎(chǔ)上,通過(guò)調(diào)控高矮的基因,我們找到了超矮稈水稻的‘黃金高度’——30厘米。”課題組副組長(zhǎng)胡江說(shuō)。

  從發(fā)現(xiàn)“小薇”到改良“小薇”,記錄著水稻科研工作者艱辛的日常。為了尋找調(diào)控某個(gè)表型的基因,需要通過(guò)無(wú)數(shù)次誘變實(shí)驗(yàn)將不同性狀的優(yōu)異基因組合,窮盡更多的可能性。

  “做水稻研究,不存在立竿見(jiàn)影、一蹴而就的道理!闭n題組研究員朱麗告訴記者,除了基因誘變,水稻雜交也是他們的日常工作。從一粒種子開(kāi)始,抽出胚芽,長(zhǎng)成幼苗,秧苗入土后不斷拔節(jié)、抽穗、開(kāi)花、結(jié)實(shí),沒(méi)有人能打擾自然的節(jié)奏。一年四季,水稻科研工作者就像農(nóng)人一般,在田間地頭辛勤耕作。根據(jù)富陽(yáng)的氣候條件,水稻雜交的最佳時(shí)機(jī)在每年8月,由于水稻開(kāi)花需要良好的光溫條件,最佳的授粉時(shí)機(jī)多在氣溫最高的中午。他們頂著40多攝氏度的高溫,穿著長(zhǎng)袖長(zhǎng)褲和長(zhǎng)靴,在稻叢間埋頭作業(yè),給每朵穎花去雄、給每一個(gè)柱頭授粉,一粒一粒、一穗一穗地做雜交。

  “水稻的一次生命周期一般為4到5個(gè)月,一個(gè)品種的性狀從分離到穩(wěn)定,至少需要經(jīng)歷6代!敝禧愓f(shuō)。

  2016年、2022年,“小薇”迎來(lái)兩次“高光時(shí)刻”——分別搭乘天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室、中國(guó)空間站問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙進(jìn)入太空,探索太空植物培養(yǎng)的可行性?粗娨暉赡磺暗摹靶∞薄,課題組老中青三代水稻人心潮澎湃。

  目前,“小薇”種質(zhì)資源已經(jīng)提供給包括中國(guó)科學(xué)院植物研究所、中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院都市農(nóng)業(yè)研究所等在內(nèi)的全國(guó)100多家農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)。全國(guó)各地的水稻科研工作者,正在合力挖掘它的潛力。

  很快,崖州灣的南繁基地就要迎來(lái)今年的豐收。但對(duì)于水稻科研工作者而言,一年四季都是播種的良機(jī),為了擴(kuò)充、積累種質(zhì)資源,他們就像一只只候鳥(niǎo),除了富陽(yáng)本地,在黑龍江的佳木斯和寶清、海南的陵水和三亞、重慶、河南……年復(fù)一年,他們借助不同地區(qū)的氣候和種植條件優(yōu)勢(shì),加快新品種的選育,追逐著太陽(yáng)的腳步。

  幾代人的艱辛,換來(lái)的是水稻科研進(jìn)程的突破。在國(guó)家水稻種質(zhì)資源中期庫(kù),5℃、0℃、-5℃三個(gè)低溫冷庫(kù)中,保存著8萬(wàn)多份種質(zhì)資源。它們被裝在一個(gè)個(gè)悉心編號(hào)的真空鋁袋中,每個(gè)數(shù)字背后都是上萬(wàn)次的“排列組合”。

  如今,這里已經(jīng)成為我國(guó)水稻種質(zhì)資源收集、保護(hù)、研究和利用的重要寶庫(kù)之一,為全國(guó)各地農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)免費(fèi)提供種質(zhì)資源,也孕育著更多的想象與可能。

  結(jié)束采訪時(shí),我們偶遇一群行色匆匆的年輕人——他們戴著草帽、提著水桶、穿著沾滿泥點(diǎn)的膠靴,衣袖和褲腿高高挽起。這是水稻所最常見(jiàn)的景象,更是水稻事業(yè)的希望所在。

  一輩子辦成一件事了不起的執(zhí)著

  習(xí)近平總書(shū)記勉勵(lì)年輕研發(fā)人員要立志高遠(yuǎn)、腳踏實(shí)地,一步一步往前走,以十年磨一劍的韌勁,以“一輩子辦成一件事”的執(zhí)著,攻關(guān)高精尖技術(shù),成就有價(jià)值的人生。

  水稻研究關(guān)乎老百姓的飯碗,更需執(zhí)著地跨越一個(gè)個(gè)寒暑,直至迎來(lái)突破的時(shí)刻。從水稻人的身上,我們讀懂了什么叫“一輩子辦成一件事”。

  這是了不起的科學(xué)家精神。多年來(lái),一代代科學(xué)家胸懷祖國(guó)、勇攀高峰,才有了如今的物阜民安。今天,科技創(chuàng)新的重要性愈發(fā)突出,人工智能、生命健康、新材料新能源,各條賽道看似瞬息萬(wàn)變,但“核心”始終不變——科研工作追求的不僅是速度,更是時(shí)間的厚度。有這般腳踏實(shí)地的定力,方能打造出經(jīng)得起時(shí)間考驗(yàn)的成果。

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