育種家羅利軍：從上海出發，種全國的田

本篇報道圍繞2020年度國家科學技術進步獎一等獎項目“水稻遺傳資源的創制保護和研究利用”展開。該項目由上海市農業生物基因中心研究員、首席科學家羅利軍領銜的研究團隊完成。

羅利軍看起來像農民。他戴著草帽，經常下田，臉被曬得黑紅。作為一位扎根土地的農業科學家和水稻育種專家，他的研究成果也在這片他深愛的土地上孕育而生。他說，育種是一門藝術，他離不開土地。“品種不好的話，老百姓會罵你的。”

水稻是我國最重要的糧食作物之一。近年來，水稻種植過程中耗水量大，化肥農藥施用量增加。中國現有耕地中，有70%是中低產田。羅利軍瞄準了這類耕地。他帶領團隊培育的節水抗旱稻，甚至種在旱地里畝產也能高達600公斤。目前年栽種面積已經超過500萬畝。

2021年11月3日，羅利軍領銜的團隊獲得了2020年度國家科學技術進步獎一等獎。這是上海市農業領域研究成果首次獲得這一獎項。該獲獎項目還針對亞非國家的生態條件選育了32個新品種，推廣生產，產生了顯著的國際影響，有助于“一帶一路”建設。

種水稻也要“節水+節能減排”？

10萬年前，野生水稻就已經分布在長江下游地區，為先民利用、馴化水稻提供了條件；約1.1萬年前，水稻實現馴化，從而開啟了稻作農業的起源。這是中國科學院地質與地球物理研究所等單位在國際學術期刊《科學》（Science）上在線發表的論文中報告的發現。

時至今日，人們仍在不斷地培育水稻新品種。

“一般而言，生產一公斤稻谷需要消耗一噸淡水。”羅利軍說。但這種方式不可持續。中國水資源有限，是全球嚴重缺水的國家之一。據羅利軍介紹，在我國4.5億畝的水稻田中，有1.8億畝缺水。北方部分稻區地下水超采，南方部分稻區旱災頻發。此外，在4.5億畝水稻田以外，中國還有大量的鹽堿地、灘涂地可以利用。

羅利軍決定在1.8億畝缺水的水稻田中“做文章”，他的目標是，至少讓5000萬畝水稻田在缺水的條件下實現高產、穩產。羅利軍表示，我國的超級稻育種較好地解決了高產稻田的問題，但是中低產田的問題也要解決，還比較難，同時要考慮到節水。這是羅利軍算的“大賬”。“我一直認為水稻（育種）的發展方向應該是：從國家層面上來講，是資源節約、環境友好；從農民的角度上，是農田增值、農民增收。”羅利軍說。

他帶領團隊培育的節水抗旱稻既可以像水稻一樣在水田里進行節水栽培，又可以像小麥一樣在旱地種植。

創新的源頭：在上海研究農業，有前途嗎？

民以食為天。農業事關糧食安全。

“（但）農業是不受待見的。”羅利軍直言，“一杯星巴克要賣幾十塊錢，一斤稻子才賣兩塊錢。”“哪一天，大家不（爭著）讀清華、北大，（而爭著）讀農學院了，農業的地位就高了。”

身處上海大都市，羅利軍表示，他不僅要種上海的田，還要種全國的田。“上海才多大面積？我們應該是原始創新的一個源頭。”“上海的農業研究，要產科學技術，要產優良品種，而不僅僅是產糧食。”

2003年，羅利軍團隊培育出世界上第一個旱稻不育系“滬旱1A”，并選育出中國南方第一個節水抗旱稻品種，實現了節水抗旱雜交稻零的突破。羅利軍因此被稱為“從稻種資源寶庫中不斷挖掘金礦的農業基因專家”。

經過10多年的努力，羅利軍團隊已經培育出秈型、粳型、雜交和常規四個系列的節水抗旱稻品種（組合），并在生產上大面積推廣應用。如今，羅利軍團隊選育的節水抗旱稻用一噸水可以產1.36公斤至1.4公斤稻谷，它的水資源利用效率提高了30%以上。

在不降低產量和米質的前提下，節水抗旱稻可少灌水53.3%，少施化肥47.7%，而且大幅度地減少了農業面源污染。其中，總氮和總磷的排放量分別降低69%和36.6%，農藥使用量減少80%以上，碳排放量也大幅度減少，從而實現了“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。

把論文寫在大地上：育種是一門藝術

長在山上的水稻，你見過嗎？早在1988年，羅利軍在廣西進行稻種資源考察時，第一次見到了傳統的旱稻。

當地山民通過放火燒山，清理出山坡空地，然后直接撒播或點播種子。每年10月中下旬，他們就開始上山收割。雖然產量較低，但望著滿山的旱稻，羅利軍被其頑強的生命力震撼。他意識到，如果能整合旱稻的優勢，培育出新品種，就能為水稻種植開辟新思路。

羅利軍和團隊研究發現，旱稻產量之所以較差，原因可能是產量基因與抗旱基因連鎖，且作用相反。他培育出了第一個兼顧抗旱性狀和高產性狀的新型旱稻品種——節水抗旱稻。通過聚合旱稻品種的抗旱性與水稻品種的高產優質特性，羅利軍團隊先后育成包括雜交和常規等多個系列在內的節水抗旱稻。

然而，節水抗旱稻只是羅利軍眾多的科研成果之一。他和團隊獲得2020年度國家科學技術進步獎一等獎的項目包括三個方面的成果：第一個是打造水稻種質資源保護與利用平臺，第二個是“整個基因的挖掘，是理論的創新”，第三個是選育出一大批優良品種，并進行了大面積推廣。

“育種是科學與藝術的結合。”他說，“目前，在我們沒有完全把抗旱的機理搞清楚的情況下，常規的育種是最有效的。反過來講，在這個基礎上改變了抗病抗蟲（的性狀），那么現代生物技術是有效的。”

通俗地講，育種是通過一定的方法，把好的品種培育并選擇出來，然后加以推廣。選品種就是在選基因組合。好的品種根本上是基因層面上的“優異”，加上良好的田間管理，最終獲得豐收。想辦法把好的基因搭配在一起，組合在一起，再選出來，這是育種家的工作。而把基因搭配起來的方法，包括雜交或者基因編輯、修飾等操作，它們帶來的都是基因層面的改變，最終表現在品種的性狀上。

基因是什么？

動植物的遺傳信息主要儲存在長長的DNA（脫氧核糖核酸）鏈中。基因可以被看作是一段或幾段DNA，它是決定著農作物優良性狀的遺傳物質的最小單位。而育種，就是篩選不同的基因，然后組合在一起。

從野生稻到馴化后的水稻，在上萬年的馴化過程中，人們累積出一個金礦一樣的水稻基因寶庫。

為了讓育種這門“藝術”更加精湛，羅利軍帶領團隊搭建了全球最大的水稻功能基因資源庫。歷時20年，他們在全球范圍內收集、保存和評價水稻種質資源，建立了國內領先、國際先進的“一庫三系統”種質資源保護和利用體系，實現了種質資源庫全程信息化可追溯管理。他們將全球93個科，360個種，總共23萬余份種質資源收集至上海。在高稈和矮稈、糯性和非糯性、抗倒伏和易倒伏等各類性狀中，篩選出最適合在中國土地上耕種的、能夠提高產量的種質資源。

羅利軍致力于挖掘不同的高產、優質、抗旱、抗病、抗蟲等基因，在此基礎上進行創新：研究抗旱機理，進一步提高相關品種的抗旱性；把產量做得像超級稻那么高；改善種植過程中的整套栽培技術，提高抗病蟲害的能力；改良米質，以適應不同地區人民的愛好。

“最后一步必須到田里去。”羅利軍強調，“在實驗室里，它看上去很好，但這跟田間實際環境完全是兩碼事。”

羅利軍和他的團隊還設立了“1522”發展目標：要在國內實現新增水稻種植面積1億畝，增產500億公斤，減少200億噸水稻生產用水，減少200億公斤二氧化碳當量的碳排放。

羅利軍辦公室的墻上掛著一幅書法作品：大稻自然。他帶領著團隊在金色的稻田里一往無前。