据新华社消息在与北京奥林匹克公园比邻的中科院遗传与发育生物学研究所里,植物分子遗传学家李家洋院士正率领其科研团队在实验室里进行着水稻基因研究。

粮食安全问题是中国长期需要面对的重要课题。今年2月,《自然·植物》学术期刊发表了一篇社论,用“中国的复兴”来描述中国在水稻基因研究领域的崛起。

中国水稻基因研究:从跟跑到领跑

24年前,李家洋从美国康奈尔大学汤普逊植物研究所回国。这时,一位外国学者刊文,提出了“21世纪谁养活中国人”之问。这件事深深刺痛了他,“既然要回国做基础研究,就做符合国家需求的基础研究。”他决定从一直研究的拟南芥转向水稻分子遗传学研究。

李家洋首先挑战的是水稻的“图位克隆技术”。简单地说,就是在水稻基因组中找到需要的基因,并将其克隆(分离鉴定)出来。“这项研究的意义在于,在方法学上打开了前进的道路。”他说,在这个方法建立之后的几年内,中国的水稻功能基因研究工作便打开了局面。

1998年开始,中国科学家参与了“国际水稻基因组计划”,针对粳稻品种“日本晴”展开部分基因测序工作。之后,他们还“后来居上”,单独完成了籼稻基因组的绘制,并免费公布了数据库。

2003年,控制水稻分蘖的基因和控制茎秆强度的基因克隆成功,是中国在水稻功能基因研究的“破冰”之举。

2010年,水稻理想株型基因被成功克隆,该基因的应用能够在现有的杂交稻品种基础上,大幅提高水稻产量。

从实验室到餐桌:让中国人吃饱吃好

米饭要够吃,更要好吃。水稻要高产,更要抗逆。摆在中国水稻科研人员面前的,从来都是“两难”的选择题。

“过去,水稻的高产和优质一直被认为是矛盾的。”李家洋课题组的研究员刘贵富说,“我们研究的目标就是破解这个矛盾,找到这两方面的完美结合点。”在目前已有的水稻品种之中,“嘉优中科13B1”“中科804”和“中科发5号”已基本实现这个目标。

有了好的稻种,更要走得进稻田才能有丰收。

今年,在五常市“稻花香”主产区的3000亩示范片内种植的“中科804”,在产量、口感、抗稻瘟病、抗倒伏等各方面表现优异,平均亩产达745.4公斤。2017年底,黑龙江省三十八个米业公司的代表通过品尝、盲选,在38种米之中,“中科804”的食味超过“稻花香”。

农民的判断和选择是最真实的。“一开始肯定会犹豫,但一旦看到示范片里的结果,他们便会欣然接受。”刘贵富说,优良稻种往往供不应求。

从理论到应用:走中国特色的道路

“日本的大米声誉很高,但仍有需要改善的方面,如其普遍口感偏硬。”刘贵富说,中国人需要适合自己的好品质稻米。

中国水稻科学家培育出了产量高、口感好、抗逆性强的国产水稻,改善了国人的餐桌。近年来“订单农业”也在兴起,科学家根据糖尿病、肥胖等特殊人群的需求,正在培育不升血糖、不易长胖的特种水稻。

刘贵富说:“从理论到应用,我们要走出一条中国特色的路。”

目前,中国水稻的平均亩产比世界平均产量高出近一倍,单产已经从过去的200公斤每亩增至500公斤以上,但刘贵富说:“人多地少,依然是中国农业面临的最大问题。”提高单产是保证粮食安全的唯一道路。

农村人口结构老龄、部分地区土地贫瘠,农业成本投入偏高,国外相对便宜的农产品也在冲击着国内的农业市场,这也是中国农业现代化所面临的现实问题。

刘贵富说,中国水稻基因研究在未来的主攻方向是具有抵御盐碱、干旱、病虫害、环境变化、适合机械化生产等优异性状的超级品种,最大幅度提高劳动生产率和降低种植水稻的风险,提高保障国家粮食安全的水平。