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三十三载勤育种 大江南北飘稻香

来源:  发布时间:2021-11-15

——记广东省农业科学院水稻研究所研究员王丰

吴应清

 

水稻,在我国有着悠久的种植历史。《史记》中就有大禹“令益予众庶稻,可种卑湿”的记载。经过数千年的发展演变,水稻已经成为我国最重要的粮食作物之一,是我国60%以上人口的主食。随着经济的快速发展和人口的急剧增加,如何用仅占世界七分之一的土地,养活占世界四分之一以上的人口,成为我国面临的严峻挑战。

民以食为天,农以种为先。要解决中国人的吃饭问题,把中国人的饭碗牢牢端在自己手里,培育高产优质的作物品种是必然选择。广东省农业科学院水稻研究所研究员王丰从1988年起,就开始从事杂交水稻遗传育种工作。几十年来,他以问题为导向,针对华南等双季稻区杂交水稻存在早熟不高产、高产不优质、优质不抗病、繁殖制种产量较低等突出问题,开展了系统的育种攻关研究,带领团队先后育成一批优异的不育系、恢复系和一系列杂交水稻品种并通过审定或鉴定,为国内十多家种业公司持续发展提供了重要技术支撑。王丰团队培育的杂交水稻品种已累计推广应用超6亿亩,种植范围遍及大江南北,为杂交水稻产业持续稳定发展作出了重要贡献。

 

初识杂交水稻

 

20世纪60年代,袁隆平提出通过培育杂交水稻来提高水稻产量。由于水稻是一种雌雄同花的自花授粉作物,“如果要生产水稻这种自花授粉作物的杂交种,就必须首先育成雄性表现不育(没有可育的正常花粉)但雌性可育、自交不能结实但异交可以结实的水稻新材料——‘不育系’,能使不育系繁殖种子却又保持不育特性的‘保持系’,以及使不育系的不育特性得以恢复且杂种F1具有杂种优势的‘恢复系’,即通过‘三系’配套途径来培育杂交水稻”。王丰通俗易懂地解释了杂交水稻育种的操作方法以及技术突破的关键所在。

经过十多年的全国范围杂交水稻科研大协作,1973年,我国终于攻克了杂交水稻研究中的各种难题,成功培育出了第一个大面积推广应用的杂交水稻品种“汕优2号”,并于1975年研究出了一整套生产杂交种子的制种技术,整个农业科技界一片沸腾!

那年,王丰刚考入初中。“有一天我放学回家,发现公路旁的墙上写着醒目的标语:热烈祝贺我国三系杂交水稻研究取得成功!这是我人生中第一次接触到‘杂交水稻’这几个字。”他回忆道。这时,年幼的王丰尚不知“杂交水稻”是何物。

但很快,王丰就有机会亲眼目睹了杂交水稻制种试验的生动现场。1976年,杂交水稻制种试验首次落户在他的家乡。在抽穗扬花的季节里,他发现在制种田里齐聚着来自不同生产队的人员。“看着男女老少都在用手一根一根地把包裹稻穗的叶鞘剥开,让穗子露出来,我感觉很神奇、很有趣!”头一次见到这样的场景,惊讶之余,他还主动帮忙把隐藏在叶鞘中的穗子剥出来。

为什么要这么做呢?这个疑问就像一颗种子埋进了王丰的心底。直到多年后,他才找到答案。“因为用来生产杂交种子的母本——水稻雄性不育系与正常的水稻不同,生长到该抽穗扬花的时候,稻穗是包裹在叶鞘里的,只能露出上面一小截,只有这小截上的颖花有机会接受来自父本植株飘来的花粉而杂交结实。因此,要提高杂交水稻制种的产量,必须在不育系刚要抽穗时进行人工剥苞,使裹在叶鞘中的稻穗露出来。”王丰说道。

正是这次亲手剥苞的经历,让王丰对杂交水稻技术从懵懂变成了好奇。带着这份好奇,1981年,他顺利考入江西农业大学,开始系统学习农学知识。当他在学习中知道了“通过杂交技术,可以培育高产、抗病的水稻品种”,对于解决人民的温饱问题具有重要意义后,他的研究兴趣进一步被激发出来。大学毕业后,王丰选择到西南农业大学作物遗传育种专业继续深造,在繁忙紧张的研究之余,他始终关注着杂交水稻的研究进展。

随着改革开放的不断深入,南方各开放城市、经济特区急需大量的建设人才。“到南方去”,是很多有闯劲、有能力的年轻人的选择。1988年,作为第一批可以自主选择工作的高校毕业生,迎着时代发展的大潮,王丰主动选择了广东省农业科学院水稻研究所。这一待,就是33年。此时,我国杂交水稻研究已经迈上了新台阶,三系法杂交水稻制种技术已经摆脱了手工剥苞制种的繁琐工序,两系法杂交水稻研究正在轰轰烈烈地展开,杂交水稻育种技术已从受恢复—保持制约的“三系法”逐渐转入配组自由的“两系法”研究。杂交水稻育种技术研究不断取得突破,显示出诱人的发展前景,这也让王丰对未来的研究道路充满了信心和期待。

 

躬亲践行 稻香四溢

 

广东省农业科学院水稻研究所有着悠久的历史,其前身为我国“稻作之父”丁颖教授于1930年创立的原中山大学稻作试验场。数十年来,无论是在新品种的培育,还是新技术的发明应用上,研究所都走在前列。这里汇聚了以“半矮秆水稻之父”黄耀祥院士为代表的一大批德才兼备、勇于开拓创新的专家,研究实力广为业界称道。

水稻育种是一门实践性很强的研究工作,既需要在实验室里分析性状优劣,还必须到田间种植,反复验证,因此,科研人员必须经常下田观察记录和分析水稻生长状况,常年经受日晒雨淋。在骄阳似火的广东,从事这项研究工作并不轻松。在当时,这也不是一个“被看好”的工作,甚至很多老教授都不想招聘研究生毕业的人员,担心这些高学历同志“不能吃苦”。

确实,当时因为工作条件艰苦、待遇不高,不少年轻同事纷纷转行离开了。但从小生长在农村的王丰,却凭着对水稻杂交育种的热爱和解决人民温饱问题的朴素初心,一直坚守在杂交水稻育种岗位,默默耕耘,他的目标与信念就是培育出优良的杂交稻新品种供生产应用。

华南稻区是我国重要的产粮基地,光温资源丰富,水稻一年可种植两造,但是也面临高温多湿、病虫害猖獗,且因一年两造使品种有生育期相对较短等不利于高产稳产的因素。20世纪90年代之前的杂交水稻品种普遍存在早熟不高产、高产不优质、优质不抗病、繁殖制种产量较低等突出问题。王丰看在眼里,急在心上,自20世纪90年代初起,他就针对这些问题开展了系统的科研攻关。通过深入调研,王丰团队找到了这些问题的根源所在,根据华南光温生态条件的特点和生产需求,提出了适合该稻区应用的三系不育系、保持系和恢复系的改良计划。

王丰团队通过塑造有利于全期群体光能高效截获与利用、中后期群体不隐蔽的理想动态株型,进而创制出光能高效利用的多穗型优质、抗病、高配合力恢复系“广恢122”“广恢998”“广恢308”“广恢128”“广恢1002”等,以此为基础组配育成“122”系列、“998系列”等多个系列的杂交水稻品种,系列成果已在生产上迅速推广应用,累计面积近2亿亩。

优良不育系是杂交水稻育种的“芯片”。针对当时三系杂交水稻不育系普遍存在粒型短圆、心腹白多、异交结实率低、株型较差等问题,王丰带领团队根据三系杂交水稻恢-保关系和杂种优势组配模式,制订出三系杂交水稻的保持系改良计划。经过多年的不懈努力,在广泛充分考察育种材料特征特性基础上,他们发现有些携带有“珍珠矮11”血缘的衍生品系具有适应性广、丰产性好的特点,因此,他们提出在保持系改良中充分利用这批优良衍生种质材料作为核心亲本,最终成功培育出株型好、异交率高、配合力高,粒型、品质和抗性协调好的野败型、印水型和红莲型等十多个不同类型的新不育系,如荣丰A、吉丰A、泰丰A、天丰A、五丰A等已通过省级有关部门组织的技术鉴定。他们将这些不育系提供给全国育种同行广泛用于杂交水稻的测交配组。截至目前,利用其已组配育成高产、优质、抗病新品种超过200个,累计推广面积超过4亿亩。

此外,王丰还带领团队根据华南光温生态条件,提出了适合本地区应用的光温敏核不育系(“两系不育系”)光温临界指标,建立了一套实用型两系不育系选育技术路线与方法,选育出GD-1SGD-2SGD-5SRGD-7S等适合华南地区应用的两系不育系。这些不育系的成功选育与应用,填补了广东两系不育系的空白,为本地区两系法杂交水稻发展奠定了重要基础。同时他们还研发了配套高产繁殖与制种技术体系,有力地推动了华南两系法杂交水稻发展。

马不停蹄奔波于稻浪间,王丰将良种播撒在这片土地上。

多年来,王丰先后主持或承担国家原“863”计划、转基因重大专项、国家重点基金和广东省重大科技专项等项目(课题)30多项,带领团队育成一大批两系和三系不育系并通过省级技术鉴定,被业界广泛应用,为我国杂交稻持续稳定发展发挥了重要的推动作用。在众多优质高产抗病杂交稻品种中,荣优3号(又名凎鑫203)、天优998、五优308、吉丰优1002、天优3618等十多个品种先后被原农业部认定为超级稻。博优998连续13年、天优998连续6年被列为国家区试对照种;吉丰优1002连续多年成为广东单品单造销量最大的感光型迟熟品种;博优998、秋优998、五优308、凎鑫203、天优998等连续多年被遴选为农村农业部、广东、广西、江西和湖南的主导品种;五优30820122015年连续4年成为我国年种植面积最大的三系杂交稻;利用特优质不育系“泰丰A”组配育成的泰优398和泰优390分别成为近年来江西和湖南年种植面积最大的三系杂交稻品种;泰丰优208、泰优1002和泰优553分别在2019年和2020年第二、三届全国优质稻食味鉴评中获得金奖。

“优质不育系‘泰丰A’不仅外观品质好、食味佳,而且配合力好、抗病力强,较好地解决了杂交稻高产不优质、优质不抗病的难题,其育成标志着杂交稻的优质化取得重大进展。红莲型不育系‘粤泰A’是国内首个品质好、异交率高、配合力高的不育系。利用其育成的粤优938等还被菲律宾、印尼、巴基斯坦等东南亚国家引进并大面积应用……”说起这些水稻“孩子”,王丰如数家珍,脸上露出灿烂的笑容。

“春种一粒粟,秋收万颗子!”这是所有育种工作者期待的美好画面。然而,在农业界,育成一个好品种,顺利的话,也要花上10年左右光景。即使在实验室中筛选出来的性状再优异,在试种、生产中也总会有各种各样的状况出现。每年种下去的是希望,经过辛苦耕耘,到收获时,等待他们的却经常是失望。他们只有在失望中不断总结经验教训,再种下新的希望。这就是王丰科研生涯的真实写照。

正是在不断的失望与希望交替中,寻求突破,矢志坚持,砥砺前行,王丰终于迎来了属于他的收获期。迄今,王丰团队育成的杂交稻在广东、江西、湖南等我国南方稻区大面积生产应用,累计推广应用超过6亿亩,增产稻谷超过240亿公斤,产生了巨大的社会经济效益;研发的杂交稻成果先后转让20多项,为广东金稻、广东华茂、湖南优至、江西现代、北京金色农华等种业公司的发展提供了重要技术支撑。几十年间,王丰已从一名研究实习员成长为我国顶尖的水稻科研机构带头人、国家水稻产业技术体系岗位科学家、广东省水稻育种新技术重点实验室主任。他的研究成果先后获得国家科技进步奖特等奖和一等奖各1项,省级科学技术(进步)奖一等奖5项、二等奖6项。王丰先后被科技部授予作出重要贡献的先进个人、全国优秀科技工作者、广东省五一劳动奖章、丁颖科技奖、袁隆平农业科技奖、国务院政府特殊津贴专家、广东省特支计划“杰出人才”等荣誉称号。

面对纷至沓来的荣誉和奖励,王丰心态淡然,不骄不躁,他把这些荣誉视作前进的阶梯和新的起点,继续一步一个脚印地奋进在杂交水稻育种的道路上。“每当我走进农村,尤其是在收获的季节,看到丰收在望的广阔田野上栽种有我亲手培育的优良杂交水稻品种时,内心感到由衷的高兴和欣慰,所有的艰辛与付出都是很值得的。”王丰动情地说。

 

求索创新 永不止步

 

随着分子标记、基因组测序等多种技术取得突破,分子育种将逐渐成为世界作物育种的主流。为了迎头赶上学科技术的快速发展,2000年,年近不惑的王丰再次走进校园,开始系统学习水稻分子育种新技术。此时,他已是水稻所杂交水稻研究开发中心主任,既要做科研,做管理,还要像年轻人一样上课学习,个中辛苦,可想而知。天道酬勤,仅用4年时间,王丰就成功摘取博士学位。

“这段学习经历对我后续的科研工作影响非常大。”王丰回忆。在这之后,他的育种道路越走越宽了,已从水稻传统的常规育种拓展到了分子育种,并将二者综合应用。他成功地将抗病基因、抗虫基因、品质基因等导入聚合至杂交水稻的重要亲本中,培育出多个抗病、优质不育系和恢复系,由此组配育成20余个杂交水稻新品种通过各级品种审定,正在生产上大面积推广应用。同时,王丰还带领团队对控制产量、品质、生育期、穗发芽、耐储藏等重要性状基因(QTL)进行标记定位,建立了杂交水稻高效分子育种技术体系;开展了杂交水稻品质、光能高效利用理想动态株型和杂种优势形成分子机理等方面的基础研究,进一步丰富了杂交水稻优质、高产育种理论。这些研究成果发表在EuphyticaPlant Biotechnology JournalNature GeneticsScientific Reports、《作物学报》等国内外知名学术刊物上,受到国内外同行的高度关注。

 

传承担当,不忘使命

 

种业创新是推动我国现代农业发展的核心驱动力,而推动种业发展的是一代代躬身田间的育种人。在彭惠普、伍应运、符福鸿、李传国和黄慧君等老专家的努力与带领下,广东的杂交水稻育种取得了显著进展。但王丰并不满足于已取得的成绩,他清醒地意识到,在我国水稻产业发展和育种技术(生物技术、信息技术和人工智能等新技术)急剧转型升级的当下,育种工作者面临着如何有效应对这些形势变化带来的严峻挑战的问题。“水稻育种技术的持续创新能力较弱,育种效率有待提高;现有品种在产量、品质、抗逆性和安全性等方面不能完全适应产业发展需要,也难以满足和适应水稻生产朝着规模化、轻简化和机械化方向发展形势的需求。”王丰不无忧虑地表示。为此,作为广东省水稻育种新技术重点实验室主任,他积极带领团队构建水稻高效分子育种技术体系,创制优质、高产、抗病、抗逆性强的水稻优异新种质,培育综合性状优良的水稻新品种,以满足市场的新需求。由于近年来的成绩突出,实验室在2019年的广东省重点实验室绩效评价中被评为“优秀”。

经济发展日新月异,“吃得饱”的目标早已成为过去式,现在,人们开始追求吃得好、吃得健康、吃得安全。面对新的需求和挑战,2017年,身为广东省政协常委的王丰,率先针对广东如何做好水稻优质化发展的提案,建议振兴广东曾经重要的出口创汇产品——广东丝苗米。这一提案受到省领导的高度重视,2018年即在省农业厅的指导下成立了广东丝苗米产业联盟,2019年开始建设丝苗米产业园区,一个振兴丝苗米的庞大计划由此展开。王丰也将打造丝苗米这一优质品牌列为工作重点,一方面加强丝苗米品质遗传机制及丝苗米新品种培育研究,不仅选育出了符合丝苗米品种标准的“象竹香丝苗”和“寿乡一号”等常规香稻品种(系),还选育出粒型细长、整精米率高、外观品质与食味品质均优良的泰优系列新品种在江西、湖南、湖北、广东、广西等省大面积推广,成为当前优质杂交水稻发展的重要品种;另一方面,王丰作为广东丝苗米产业联盟的副理事长兼专家技术委员会主任,一直在为丝苗米产业化发展建言献策。

一肩挑起社会责任,一肩扛起育种育人。在王丰等科学家的感召下,广东省农业科学院水稻研究所早已凝聚了一支敢创新、能吃苦、甘奉献的专家队伍,他们精诚团结、紧密协作,将基础研究与育种应用相互结合、互相推动,朝着一个共同的目标携手迈进。在他们的影响和带动下,整个水稻所迎来了快速发展,在杂交水稻育种、超级稻攻关、现代丝苗米品种的升级、栽培技术的革新等关键领域,展现了超强的实力,育成一大批品种和优异的亲本材料,被全国同行广泛应用,超级稻育种和优质稻育种成绩广为业界称道,并在水稻育种领域掀起了一股“粤稻”旋风。袁隆平院士生前常说:“人就像种子,要做一粒好种子。”袁老这粒种子,已深深扎根在百姓心中。而在水稻育种战线上,还有许许多多像王丰这样的一粒粒“种子”,正勇敢地肩负起自己的使命,在育种领域实现科技自立自强的道路上播撒希望,努力为全面建设社会主义现代化国家贡献智慧和力量。


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2022年3月上

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