近日，中國科學院亞熱帶農業生態研究所宣布，該所夏新界研究員領銜的水稻育種團隊歷經十余年，成功培育出優質超大超高水稻新種質——“巨型稻”。

　　“這是個非常好的種質材料，最大優勢在于生物量大，期待接下來能夠在收獲指數上進一步提高。”參觀現場時，袁隆平提出殷殷期望。

　　“大個子”水稻成方向

　　水稻產量主要取決于生物量和收獲指數兩大性狀。現有水稻的收獲指數已經接近植物生理學家認為的上限，因此，培育擁有超大生物量的水稻成為育種主流方向

　　位于長江中游的湖南，自古就是“魚米之鄉”。時至今日，這里依然是我國最重要、最集中的農產品生產基地之一。10年前，作為中科院“百人計劃”中的一員，夏新界從美國回到了湖南，開始深耕他的糧食增產夢想。

　　稻米是人類最主要的糧食作物，世界上有一半以上人口主食為稻米。隨著全球人口增長與耕地面積減少，不斷提高產量仍是當今水稻育種工作者的首要目標。據推測，從2017年到2020年，我國糧食產量基本持平，不到64000萬噸，但今后幾年的糧食消費量估計會突破72000萬噸，供需存在缺口。

　　“水稻的產量主要取決于生物量和收獲指數兩大性狀。過去，我國的高稈水稻品種收獲指數僅有0.3，也就是三分之二是稻草，三分之一是稻谷。”袁隆平說，20世紀60年代初，通過水稻矮稈化育種（大約有六七十厘米高），畝產提高了20%以上。后來，收獲指數逐漸提高到了0.5，但生物量并不高，畝產只有400多公斤。不久，被稱為“第二次綠色革命”的雜交育種在保持較高收獲指數的基礎上，又將水稻改進為半矮稈化（大約0.9米到1米），大幅度提高生物量，實現了作物單產的又一次跨越式提升——畝產大概600公斤。

　　然而，經過幾十年的不斷挖掘，現有水稻的收獲指數已經接近植物生理學家認為的上限：0.6。未來何去何從？培育擁有超大生物量的“大個子”水稻成為水稻育種的主流方向。

　　“‘巨型稻’是在現有優異種源的基礎上，運用野生稻遠緣雜交、分子標記定向選育等一系列育種新技術，獲得的擁有完全自主知識產權的雜交水稻新種質。”根據“巨型稻之父”夏新界提供的數據，這一水稻新種質株高最高2.2米，莖稈粗壯（18.5毫米），葉挺色深，單位面積生物量比現有水稻品種高出50%，平均有效分蘗40個，單穂最高實粒數達500粒。

　　“作為‘父本’材料，巨型稻的出現為水稻育種提供了一個新選擇，未來有望與其他水稻雜交培育出更多水稻新品種。”夏新界說。

　　開啟水稻研究新大門

　　作為水稻新種質材料，“巨型稻”個子高、生物量大、克服了水稻高產不優質的問題，發展潛力值得期待

　　深秋，空中飄起了綿綿細雨，一蔸蔸水稻微微隨風搖擺，讓人仿佛置身“巨人國”。

　　經農業部植物新品種測試中心與華智水稻生物技術有限公司指紋圖譜檢測：“巨型稻”是一種水稻新種質材料。“抗倒伏、抗病蟲害、耐淹澇，這種材料為我國水稻研究打開了一扇新的大門。”中科院新聞發言人、科學傳播局局長周德進表示。

　　以它為“父本”，中國科學家篩選、培育出了較為高產的雜交新稻種，并試種在湖南、廣東、海南等亞熱帶農作區，均取得了成功，單季產量可超過每畝800千克。在夏新界看來，巨型稻這一水稻新種質目前還有諸多技術亟待解決，未來增產潛力值得期待。“只要突破栽培技術，收獲指數提升至0.5，其理論單季產量有望超過18噸/公頃，打破單季水稻產量紀錄。”

　　個子高、生物量大為未來的高產帶來了可能，但會不會容易倒伏？夏新界介紹，“巨型稻”的根系能深入30厘米的土層，是普通雜交水稻根系深度的3倍。這使得如指頭粗細的稻莖最高能長到2.2米，而且格外堅挺，即使在狂風中也不會輕易倒伏。

　　更難得的是，成熟收割時，莖葉仍為綠色，可作青貯飼料，還保持了良好口感。“一般來說，產量與口感不可兼得，高產的品種往往品質差。‘巨型稻’米粒均勻，米質好、適口性好，經評估達到了國家優質稻谷標準三級，克服了水稻高產不優質的問題。”中科院亞熱帶農業生態研究所所長吳金水表示。

　　夏新界說，“巨型稻”目前存在的一個突出缺點是在湖南以北地區種植生育期有點過長，下一步，將重點針對“巨型稻”的遺傳調控機制、農藝性狀等進行研究，以進一步改善優化其品質。

　　聽取蛙聲不是夢

　　為破解水稻種植“增產不增收”難題，“巨型稻”生態綜合種養模式試驗與示范區應運而生，試驗結果表明：與現有常用稻田綜合種養模式相比，該模式下畝均純收入超過萬元

　　青蛙、泥鰍、龍蝦、稻花魚……“巨型稻森林”里，各種養殖水生物自由穿梭，一片生機盎然。

　　當前，我國普遍面臨農村勞動力短缺、水稻種植“增產不增收”，早稻種植面積逐年下降，甚至稻田大范圍拋荒的嚴峻局面。農田產出低下，不足以喚起廣大農民種田積極性。“如果僅僅是水稻增產，還難以喚起農民種田的積極性。”夏新界說，即使水稻產量達到畝產1000公斤，一家農戶的幾畝田地，也不足以維持一家幾口的日常開支。“巨型稻”株形高大、稀植、生育期長、葉茂且冠層高、淹水深度大，可為蛙、魚和泥鰍等稻田養殖動物提供良好的棲息環境，具有適宜種養結合的優勢。

　　2017年，亞熱帶農業生態研究所在“長沙站”建設了30畝“巨型稻”生態綜合種養模式試驗與示范區，試驗結果表明：與現有常用的稻田綜合種養模式相比，該模式下稻谷產量至少提高一倍以上，青蛙、泥鰍、稻花魚等養殖動物的成活率亦提高一倍以上，生長周期縮短15至20天，個體重量提高20%以上，產量提高1.5倍以上，畝均純收入超過萬元。

　　對于“巨型稻”是否會損耗地力的質疑，吳金水回應稱，雖然它們所需養分確實比普通水稻要高，但實際上，發達的根系會讓其對土壤養分的利用率大大提升，因此兩者對化肥的消耗基本是一樣的。

　　目前，夏新界帶領的科學團隊正在通過試驗，不斷調整養殖動物投放數量和種類。他的設想是：在稻田里創造一個更加平衡的生物圈小循環——水稻為動物提供養料和微生物，而動物的排泄物又反過來供養水稻，最終實現化肥、農藥、抗生素“零使用”。

　　何亮是湖南益陽市南縣有名的“種糧大戶”，選種是他一年中最為重要的決策。用過不少種子的他今年被巨型稻“迷住了”，種了多年水稻的他計劃著除了種養的收入，稻子成熟時，“巨型稻”田的景色還能吸引城里人來旅游，全程有機的農業生產方式還能給農產品提升“附加值”。