【2020年度國家科學技術進步獎一等獎】轉型蝶變，水稻種質“新世代”

本刊記者/ 俞靈琦

“水稻遺傳資源的創制保護和研究利用”所獲得的成功，促進了行業結構調整與行業技術進步，為我國農業綠色發展作出了重要貢獻。

民以食為天，水稻是我們餐桌上的“常駐嘉賓”之一。

眼下，水稻迎來了新成員— —節水抗旱稻。這是一種既具有水稻高產優質特性，又具有旱稻節水抗旱特性的新的水稻品種。

它是在水稻科技進步的基礎上，引進旱稻節水抗旱特性而育成的新品種。在灌溉條件下，其產量、米質與水稻基本持平，但可大幅節水；在望天田，具有較好的抵抗干旱的能力（或基本具有旱稻品種的抗旱能力）。在栽培上，簡單易行，投入低，節能環保。

這種創新水稻品種的面世，無疑為我國農業發展帶了“福音”。而這只是2020年度國家科技進步獎一等獎項目— —“水稻遺傳資源的創制保護和研究利用”的成果之一。接下來，讓我們一同揭秘水稻種質是如何“蛻變”的。

打破水稻育種壁壘，“資源節約、環境友好”

至20世紀中后期，我國水稻育種一直沒有大的進展，一是水稻種質資源利用效率低，品種遺傳基礎狹窄；二是品種存在高產與優質、高產與抗病、高產優質與抗逆性等優良性狀難以兼顧的矛盾；三是水稻生產耗水量大，化肥農藥施用量增加。

針對這些問題，“水稻遺傳資源的創制保護和研究利用”項目組織成立了中國栽培稻分子育種協作組，在國家“863”“948”等重大、重點項目的資助下，歷時20余年，系統地進行水稻遺傳資源的收集保存、研究評價和創新利用，在種質資源保護和利用平臺的構建、重要種質的創制與共享利用、重要性狀的基因發掘與遺傳剖析以及適應不同生態條件的水稻新品種的培育上取得重要進展。

作為項目的第一完成人，上海市農業生物基因中心研究員羅利軍表示，這個項目的總體思路是，首先在全球范圍內搜集評價優良的種質資源，同時搭建一個高質量的資源平臺。基于此，一方面搜集優異資源促進共享利用，另一方面，項目團隊加快自身的資源創新，深入研究和培育新品種。

此項目包含三項重大突破，分別為：構建了水稻種質資源保護與利用平臺,解決了我國水稻育種和基礎理論研究中遺傳資源缺乏問題；創建了基于群體測、回交與多親本導入系的有利基因挖掘技術, 定位和克隆一批重要性狀基因，豐富了水稻遺傳育種的理論和方法；建立了基于擴大遺傳基礎的種質創新和品種選育技術,解決了水稻育種中優質與高產、高產優質與節水抗旱等優良性狀難以兼顧的難題。

其中，節水抗旱稻便是種質創新和品種選育技術創新的成果之一。

“我們上海的團隊通過聚合旱稻品種的抗旱性與水稻品種的高產優質特性，育成新的水稻品種，既能在旱田里種，也能在水田里種。在生產過程能大幅節水，因為用水減少，水稻種植造成的污染也就相應減少，甲烷等溫室氣體排放也大幅減少，這對于資源節約、環境友好大有好處。”羅利軍說。

羅利軍率領他的團隊，先后育成常規節水抗旱稻WDR48、滬旱61和首個BT型節水抗旱不育系滬旱2A及其雜交組合旱優8號。

據數據統計，節水抗旱稻在不降低產量和米質的前提下，其生產過程可少灌水53.3%，少施化肥47.7%，而且大幅度減少農業面源污染，其中，總氮和總磷的排放分別減少69.0%和36.6%，農藥減少80%以上，大幅度減少碳排放，實現了“資源節約、環境友好、農田增值、農民增收”的綠色農業生產目標。

羅利軍團隊通過探索節水抗旱稻的遺傳與分子機制，同時利用抗旱資源與優良水稻資源，育成以節水抗旱稻為代表的“少打農藥、少施肥、節水抗旱、質優高產”的綠色超級水稻，在我國、亞洲、非洲及其他適宜地區推廣種植。

跨區合作，推動水稻產業轉型升級

在2020年國家科學技術獎27個通用項目中，有跨省合作單位的獲獎項目有25個，合作單位來自全國26個省級區域，呈現出“跨區域科技合作緊密”的特點，“水稻遺傳資源的創制保護和研究利用”項目正好契合了這一點。

該項目是由上海市農業生物基因中心主持，聯合中國水稻研究所，中國農業科學院作物科學研究所，黑龍江省農業科學院綏化分院，吉林省農業科學院，云南省農業科學院糧食作物研究所，安徽省農業科學院水稻研究所，浙江勿忘農種業股份有限公司，上海天谷生物科技股份有限公司和云南金瑞種業有限公司等單位共同完成。

對于本次合作，羅利軍談道：“這次項目是一個大團隊，因此首先要明確‘我們要干什么’，對于我國水稻面臨的一些痛點問題，需要由大團隊共同解決。另外，要形成大團隊，需要有項目的支持。在項目研發過程中，我非常感謝方方面面的支持，包含國家給予項目的支持，上海市財政、上海市科委和上海市農業農村委的支持。上海是一個適合創新的地方，在這里，我感受到對于創新的包容。”

在創新的道路上，羅利軍先后主持國家科技攻關專題，國家“863”“973”，國家自然科學基金重點和上海市重大重點項目。同時他主持完成的“水稻抗旱基因資源挖掘與節水抗旱稻創制”獲2013年度國家技術發明獎二等獎。

由于得到各方關注和扶持，作為公益性研究項目，“水稻遺傳資源的創制保護和研究利用”項目產生了顯著的成效和社會效益。

該項目在全國范圍內分發利用優異資源，育成的新品種在國內累計推廣達11.9億畝，獲經濟效益1680.6億元，在國外累計推廣4423.4萬畝。

從社會效益來看，該項目一方面顯著豐富了我國水稻遺傳資源，使我國稻種資源的保有量居世界首位；另一方面，豐富了水稻遺傳育種學的理論，促進了作物科學技術的進步，并為提高和穩定我國水稻產量、提升稻米品質做出了重要貢獻。

從對全球形成的影響來看，針對亞非國家生態條件選育了32個新品種，該項目在生產上推廣，產生了重要的國際影響，有助于國家“一帶一路”倡議的實施。

眼下，“資源節約、環境友好”是大勢所趨。中國在2020年正式提出，力爭于2030年前二氧化碳排放達到峰值、2060年前實現碳中和的目標。“水稻遺傳資源的創制保護和研究利用”所獲得的成功，促進了行業結構調整與行業技術進步，為我國農業綠色發展作出了重要貢獻，助力中國朝向實現“碳達峰、碳中和”的目標邁出堅實有力的一步。