深秋，江蘇沭陽(yáng)縣青伊湖農(nóng)場(chǎng)，沉甸甸的稻穗壓彎了枝頭。這片金色的“海洋”，是中科院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所李家洋研究組的試驗(yàn)田，在這里，他們培育的水稻新品種——嘉優(yōu)中科1號(hào)正等待收割。

　　“平均畝產(chǎn)911.3公斤，這一運(yùn)用‘分子模塊設(shè)計(jì)’技術(shù)育成的水稻新品種，對(duì)引領(lǐng)我國(guó)育種技術(shù)體系的升級(jí)換代，保障我國(guó)糧食生產(chǎn)安全，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。”實(shí)收測(cè)產(chǎn)結(jié)束，江蘇省農(nóng)業(yè)委員會(huì)副主任張堅(jiān)勇如是評(píng)判。

　　長(zhǎng)江中下游稻區(qū)是我國(guó)重要的水稻主產(chǎn)區(qū)，歷史上一直是水稻育種水平和生產(chǎn)水平非常高的地區(qū)。但近20年來(lái)，該地區(qū)水稻產(chǎn)量進(jìn)入緩慢增長(zhǎng)期，究其原因，主要是產(chǎn)量與早熟、品質(zhì)、抗病蟲(chóng)和抗逆性等其他優(yōu)良性狀之間存在難以調(diào)和的矛盾。比如，高產(chǎn)的往往品質(zhì)差、抗蟲(chóng)害能力低；反之，這些性狀好的水稻往往又不高產(chǎn)。

　　是否存在水稻質(zhì)與量的“黃金分割點(diǎn)”？這是科學(xué)家們探索了幾十年的問(wèn)題。然而長(zhǎng)期以來(lái)，常規(guī)育種面臨育種周期長(zhǎng)（一般需10年以上）、品種間遺傳多樣性狹窄、效率較低等問(wèn)題，很難選育出突破性優(yōu)異品種。

　　“分子模塊設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)單說(shuō)即分子育種。”李家洋解釋?zhuān)�不同品種的水稻有不同的特性，有的抗倒伏，有的抗蟲(chóng)，有的更高產(chǎn)……這些特性通常由某些基因決定。可到底是誰(shuí)在某一方面擁有與眾不同的優(yōu)勢(shì)？“分子模塊設(shè)計(jì)育種”就是通過(guò)基因分析找到水稻基因和性狀的對(duì)應(yīng)關(guān)系，按照需求的不同，將優(yōu)勢(shì)聚合，“設(shè)計(jì)”出不同的水稻新品種。打個(gè)比方，常規(guī)育種好比在相親時(shí)海選，分子育種則是從經(jīng)過(guò)層層篩選之后的優(yōu)秀“對(duì)象”里選擇。

　　但這并不是轉(zhuǎn)基因技術(shù)。中科院遺傳發(fā)育所副研究員劉貴富說(shuō)，轉(zhuǎn)基因技術(shù)是通過(guò)基因轉(zhuǎn)化技術(shù)將外源基因轉(zhuǎn)到待改良或目標(biāo)材料中，而分子模塊設(shè)計(jì)育種中所需要的基因都是水稻基因，只是通過(guò)分子技術(shù)手段進(jìn)行檢測(cè)，來(lái)決定哪些基因是科學(xué)家們育種需要的、哪些基因是不需要的。

　　“與常規(guī)育種技術(shù)相比，這一育種新方法克服了育種周期長(zhǎng)、偶然性大和育種效率低下等缺點(diǎn)，可以對(duì)當(dāng)前應(yīng)用的品種缺點(diǎn)進(jìn)行精確改良，更容易實(shí)現(xiàn)多個(gè)優(yōu)良基因（性狀）的聚合。”李家洋說(shuō)。有關(guān)研究成果表明，利用該方法，每一代的雜交育種周期有望從現(xiàn)在的8年縮短至3到5年。

　　精準(zhǔn)“發(fā)力”，利用嘉恢306恢復(fù)系作為底盤(pán)品種，導(dǎo)入理想株型分子模塊、抗稻瘟病分子模塊和早熟模塊，研究組選育出了優(yōu)良恢復(fù)系——中科嘉恢1號(hào)，并同不育系嘉66A配制育成嘉優(yōu)中科1號(hào)。2016年，嘉優(yōu)中科1號(hào)在江蘇沭陽(yáng)進(jìn)行了萬(wàn)畝連片示范片種植，獲得巨大成功：2016年11月3日，江蘇省農(nóng)委組織專(zhuān)家實(shí)測(cè)900畝，平均畝產(chǎn)843.4公斤，比當(dāng)?shù)刂髟云贩N每畝增產(chǎn)200公斤以上。按每公斤稻谷2.8元計(jì)，在不增加任何成本的情況下，每畝可以增收560元以上。

　　不僅如此，采用了分子模塊設(shè)計(jì)育種技術(shù)的嘉優(yōu)中科1號(hào)還具有更加理想的株型株葉形態(tài)：苗期起發(fā)快、株高適中、植株緊湊、生長(zhǎng)清秀、分蘗力中等、成穗率較高、劍葉挺拔直立、穗大粒多、結(jié)實(shí)率較高、谷粒金黃色、成熟一致、熟期轉(zhuǎn)色好、抗倒性強(qiáng)，且田間調(diào)查表現(xiàn)病害輕。

　　高產(chǎn)、多抗、早熟、矮稈抗倒。“嘉優(yōu)中科1號(hào)既實(shí)現(xiàn)了超高產(chǎn)和抗性提升的完美結(jié)合，又實(shí)現(xiàn)了種植區(qū)域北移，在長(zhǎng)江中下游地區(qū)有著廣闊的推廣前景，未來(lái)可在長(zhǎng)江以北作一季中稻，在長(zhǎng)江以南作單季晚稻或連作晚稻。”專(zhuān)家們表示。

　　李家洋透露，目前研究組已經(jīng)育成了嘉優(yōu)中科1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)三個(gè)雜交粳稻新品種，并分別通過(guò)2016年上海市、江西省和浙江省審定，同時(shí)嘉優(yōu)中科系列后續(xù)新組合也正在參加不同省份的區(qū)試。