培育“绿色超级稻”

　　作物遗传育种和植物分子生物学家，中国科学院院士。曾获瑞典国王Baudouin奖、中国青年科学家奖、何梁何利科学与技术进步奖等奖项，教育部“长江学者奖励计划”首批特聘教授。主持国内外重大课题50余项，发表论文177篇，获得发明专利22项。

　　项目背景 “绿色超级稻新品种培育”是“863计划”重点项目，于2010年批准立项。项目旨在培育抗病、抗虫、抗逆、营养高效、高产、优质等性状于一体的“绿色超级稻”新品种。目前，抗虫、抗病目标初步实现，在抗旱节水方面也取得重要突破。预期，“绿色超级稻”新品种可节省农药50%、化肥30%、水30%以上。

　　也许你每天嚷着减肥，怪自己吃得太多。然而，据预测，到2020年我国粮食缺口将达1.5亿至2亿吨，也就是说，粮食产量必须增加35％以上，才能满足人口需求。水稻是我国最重要的粮食作物，为了提高水稻产量，上世纪以来，我国开展了以培育“超级稻”为目标的育种计划。但由于同时面临病虫害、水资源缺乏等影响，“超级稻”的增产作用往往难以发挥，如果用过量的农药和化肥来换取高产，又很难做到可持续发展。

　　如何破解这些难题？“绿色超级稻”或许是一个突破口。

　　“绿色”、“超级”如何兼得？

　　“通俗地说，绿色超级稻就是少打农药、少施化肥、节水抗旱、优质高产的新稻种。”项目负责人张启发介绍说。

　　我国每年新审定的水稻品种约450个，其中不乏“超级稻”，但在实际生产中平均单产始终难以突破415公斤。为什么会这样？张启发解释道：“新品种的培育往往在水肥条件优良的情况下进行，而我国大部分水稻生产用田都是中低产田，新品种难以发挥作用。更为紧要的是，目前的新品种抗病虫害能力差，依靠大量使用化肥、农药获得的高产已付出沉重的环境代价。我国水资源又紧缺，一遇到干旱，水稻产量势必减少。”

　　“绿色超级稻”是以农业和环境可持续发展为目标，从抗病虫、抗旱抗逆、氮磷养分高效吸收利用、高产、优质等五大性状方面对水稻进行全面改良。由于“绿色超级稻”降低了对水肥与精耕细作的要求，以及病虫害和干旱等不利环境造成的产量损失，从而起到促进粮食增产的作用。

　　先进的技术是项目成功的关键。“绿色超级稻”的培育，引入了分子标记辅助选择技术，利用与目标基因紧密连锁或共分离的分子标记对目标品种进行筛选，克服隐性基因选育时识别的困难，提高了育种的可预见性和可操作性。与传统回交转育的方法相比，育种效率可提高2至3倍。未来，全基因组选择育种技术等更多高效的分子手段，还将不断运用于“绿色超级稻”的培育中。

　　认准方向实现“三步走”

　　2010年2月，“绿色超级稻新品种培育”成为国家863计划“十一五”重点项目。技术上最大的“拦路虎”是抗旱和养分高效利用的鉴定。这两项技术在国内外尚属空白，由于没有明确的抗旱、氮磷利用的鉴定体系和鉴定标准，也缺乏检测和认定的资质单位，因此“绿色超级稻”的审定存在困难。张启发告诉记者，目前，他们正摸索创建一套抗旱、养分利用鉴定的体系和考核标准。“这将是项目的一个创新亮点。”张启发自信地说。

　　按照设想，绿色超级稻总体目标的实现，大致要分“三步走”：第一步是实现基本不打农药，第二步是大量减少化肥施用，第三步是抗旱节水。目前已培育出带有单个或多个稻瘟病、白叶枯病、稻飞虱抗性基因的水稻新材料和品系，抗虫、抗病目标初步实现。项目组选育的一系列节水抗旱稻组合已在上海、广西、湖北等地进行示范推广，普遍表现出较好的节水抗旱与稳产优质的特性。

　　有关专家认为，“绿色超级稻”的育成，不仅能增加水稻产量，而且能带来巨大的经济和社会效益。目前，节水抗旱稻已累计推广约100万亩，增产带来的新增经济效益约2亿元，而改善生态环境所带来的社会效益更相当于22.5亿元。