在東北黑土地,一個來自福建的水稻新品種,正以黑馬姿態(tài)闖出市場。作為福建與黑龍江合作育種成果,“閩龍1號”在東北地區(qū)累計推廣面積已超百萬畝,有望成為當(dāng)?shù)匦碌闹髟云贩N。
福建水稻種業(yè)根基深厚,歷史上曾誕生像“汕優(yōu)63”這樣全國推廣面積近10億畝的功勛品種。但一個不可忽視的現(xiàn)實是:在品種結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)需求日益多元化的今天,福建需要更多在全國叫得響的大品種。
育種家逐漸意識到,盡管水稻新品種層出不窮,但大多應(yīng)用于省內(nèi)市場。福建人多地少,全年水稻播種面積不足千萬畝,加上外省品種的沖擊,注定了若只盯著省內(nèi)“一畝三分地”,很難出大品種。有感于此,他們開始轉(zhuǎn)換思路,轉(zhuǎn)變策略,將目光投向福建以外的廣闊市場,借助省際合作,勇闖水稻主產(chǎn)區(qū)。“閩龍1號”便是走出去的代表作之一。
本期關(guān)注勇闖東北黑土地的福建水稻品種。
跨越南北的育種合作
2010年的秋天,中國科學(xué)院院士、福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究員謝華安來到三明市沙縣區(qū)夏茂鎮(zhèn)的一處試驗田,觀察水稻長勢。其中一處粳稻材料吸引了他的注意——莖稈粗壯、穗大、籽粒飽滿、株葉形態(tài)漂亮。
“粳稻在我們南方也能長這么好,這是什么品種?”謝華安的眼睛亮了。
亞洲栽培稻有秈稻和粳稻兩個亞種。最直觀的差別是,前者谷粒細長,適合南方地區(qū)生長;后者谷粒短圓,多在北方地區(qū)栽培。
隨行的福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所科研人員朱永生告訴謝華安,這是院里的研究生陳錦文的試驗材料。當(dāng)時,該院從云南引進了高抗稻瘟病的粳稻品種“云引”。為了研究“云引”的稻瘟病抗性基因,陳錦文將其與多個易染病的粳稻品種雜交。謝華安看到的,是“云引”與黑龍江粳稻品種“空育131”的雜交后代。南北混血,使其表現(xiàn)出較強的雜種優(yōu)勢。
聽到這里,謝華安若有所思。隨后,他提出了一個構(gòu)想:能不能用“云引”的稻瘟病抗性基因來改良“空育131”,選育出適合黑龍江的新品種呢?
這并非突發(fā)奇想。謝華安對“空育131”關(guān)注了近20年。一個以秈稻研究見長的院士,為何對一個粳稻品種念念不忘?這還得從20世紀90年代的東北黑土地講起。
1990年,黑龍江從日本引進“空育131”。得益于高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、耐寒性好、抗倒伏能力強、出米率高等優(yōu)勢,該品種很快成為當(dāng)?shù)刂髟云贩N,累計推廣面積超1億畝。高峰時,全省年種植面積1000多萬畝,占黑龍江水稻總面積四分之一以上。但幾年后,“空育131”開始出現(xiàn)感稻瘟病的問題。1995年,謝華安到黑龍江考察,正值當(dāng)?shù)氐疚敛×餍小H?shù)十萬畝“空育131”稻田接近絕收。
稻瘟病是一種真菌性病害,是水稻三大病害之首,老百姓聞之色變,稱之為“稻魔”。福建高溫高濕,是稻瘟病的高發(fā)區(qū)和重病區(qū)。20世紀七八十年代,全省稻瘟病肆虐,稻農(nóng)不堪其苦。之后,謝華安育成抗稻瘟病的秈稻品種“汕優(yōu)63”,讓他一戰(zhàn)成名。因此,謝華安對黑龍江省的稻瘟病感觸頗深。
后來,“空育131”在黑龍江又經(jīng)歷多次稻瘟病大爆發(fā),當(dāng)?shù)夭坏貌粚ふ姨娲贩N。“龍粳”系列的出現(xiàn),取代了其地位。盡管“空育131”已逐漸退出生產(chǎn),但謝華安對這個經(jīng)典品種依然充滿研究熱情,一直試圖加以改良。畢竟,除了抗病性差,它幾乎沒有明顯短板。這與黑龍江本土育種家的想法不謀而合。
幾年前,兩省農(nóng)業(yè)科學(xué)院因一個國家科技重大專項有了交集。其間,福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所所長張建福提出:“我們一直做的是秈稻,也想在粳稻領(lǐng)域有所突破,有沒有合作空間?”
黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所副所長張國民給出建議:“不如站在前人的肩膀上,以‘空育131’為底盤品種,利用南方種質(zhì)資源的優(yōu)良抗稻瘟病基因,有針對性地進行品種抗性改良。”
雙方一拍即合。
這是一場水到渠成的合作。合作共識有了,育種方向明確了,甚至連育種材料也是現(xiàn)成的。前面提到的“云引”,便是絕佳的稻瘟病抗性基因供體材料。
“這是一個廣譜稻瘟病抗性材料。”朱永生說,田間與實驗室鑒定結(jié)果顯示,“云引”對福建85%以上的稻瘟病菌株都有良好抗性。值得一提的是,與北方粳稻不同,“云引”是源自云南的常規(guī)粳稻品種,具有部分秈稻血緣。秈與粳、南與北,遠緣雜交的后代更可能青出于藍勝于藍,表現(xiàn)出超越雙親的綜合實力。
以謝華安為代表的兩省農(nóng)業(yè)科技工作者,由此開啟了一場跨越南北的水稻育種合作。
攻克水土不服等技術(shù)難關(guān)
那么,該如何把“云引”的稻瘟病抗性基因?qū)?ldquo;空育131”之中呢?
最常用的方法是雜交,再從其后代中篩選出最出類拔萃的個體。這個過程看起來不復(fù)雜,但對育種家來說,就像大海撈針一般。兩個品種雜交,后代會出現(xiàn)不計其數(shù)的性狀分離。哪一種才是我們真正需要的呢?這就要將成千上萬植株種到田里,一代接著一代觀察其表現(xiàn),在汰劣選優(yōu)中不斷縮小范圍,直至鎖定那株“夢中情稻”。
為了提高效率,在水稻分子育種領(lǐng)域深耕多年的張建福團隊引入分子標(biāo)記輔助育種技術(shù)。
所謂分子標(biāo)記輔助育種,就是對我們需要的特定基因進行標(biāo)記。具體到“云引”,張建福團隊已精準(zhǔn)定位到了其中的稻瘟病抗性基因“Pi-y43(t)”。在備選育種材料還是秧苗甚至種子時,就可以在實驗室內(nèi)提取它們的DNA,檢測是否含有抗病基因。有,拿到了晉級資格,進一步看其田間表現(xiàn);無,直接淘汰。這意味著,不需要等到水稻成熟,在實驗室階段就能通過“預(yù)選賽”淘汰一大部分“選手”,效率大大提升。
就這樣,“云引”的稻瘟病抗性基因被成功導(dǎo)入“空育131”之中。經(jīng)過持續(xù)3年的雜交、回交、自交等復(fù)雜過程,多個穩(wěn)定的株系脫穎而出。育種團隊信心滿滿地帶著它們北上,打算在黑龍江驗證成果。張國民團隊為此專門騰出4畝試驗田。
結(jié)果卻不盡如人意,千挑萬選出來的“種子選手”到了東北,嚴重水土不服。原因很簡單——不耐冷,生育期偏長,比當(dāng)?shù)刂髟云贩N晚了半個月,生長后期遇到氣溫驟降,成熟都難。
兩省育種家開始復(fù)盤:這些材料是在福建與海南這樣亞熱帶、熱帶環(huán)境中篩選出來的。但東北地區(qū)屬于寒地,生態(tài)類型完全不同,自然出現(xiàn)“橘生淮南則為橘,生于淮北則為枳”的問題。解決方法是回到原點,重新開賽選拔,不過賽場要包括黑龍江。在目標(biāo)市場黑龍江,主要考察耐冷性;在病害多發(fā)的福建,偏重篩選抗病性強的材料;海南則利用四季如春的氣候優(yōu)勢,在冬季實現(xiàn)加代選擇,加速育種進程。
經(jīng)過幾年三地穿梭育種,克服了不耐冷、生育期偏長缺陷的全新改良系應(yīng)運而生。然而,新的問題接踵而至:好種,但可能不好賣。
原來,當(dāng)時黑龍江的稻米市場出現(xiàn)了新的消費偏好,長粒粳稻漸成潮流。傳統(tǒng)的粳稻品種谷粒短圓。進入新世紀,黑龍江育成了粒型偏長的“五優(yōu)稻4號”——也就是我們熟悉的“稻花香大米”。原產(chǎn)于五常市的“稻花香大米”聲名鵲起,也引領(lǐng)了產(chǎn)業(yè)與育種方向。各路育種家紛紛將長粒型作為新品種的標(biāo)配。為適應(yīng)市場需求,福建與黑龍江聯(lián)合育種團隊在“空育131”稻瘟病抗性改良系的基礎(chǔ)上,又引入中國科學(xué)院院士李家洋團隊育成的粳稻品種“中科804”,通過復(fù)合雜交,導(dǎo)入其攜帶的長粒基因,實現(xiàn)粒型由短變長。
2020年,一個突破性粳稻新品種——“閩龍1號”誕生了。這個兼容并蓄的品種聚合了底盤品種“空育131”的早熟、耐冷基因,“云引”的抗稻瘟病基因,以及“中科804”的長粒、耐冷、口感好、抗倒伏等特性的基因。
南北聯(lián)合育種成果,很快引起市場注意。
2022年,在品種還未通過審定的情況下,黑龍江科邁種業(yè)科技有限公司便提前支付了定金,最終以300萬元的價格拿下品種權(quán)。作為該公司轉(zhuǎn)戰(zhàn)種業(yè)市場的“處女作”,“閩龍1號”被寄予厚望。從2023年開始推廣以來,該品種已在黑龍江、吉林、內(nèi)蒙古等地累計推廣超百萬畝。
上個月,黑龍江科邁種業(yè)科技有限公司還與福建省菜籃子新農(nóng)發(fā)展有限公司、中米(黑龍江)供應(yīng)鏈管理有限公司簽署戰(zhàn)略合作框架協(xié)議。三方將圍繞“閩龍1號”種子生產(chǎn)、稻米加工、市場推廣等全產(chǎn)業(yè)鏈開發(fā),開展深度合作。按照計劃,明年“閩龍1號”推廣面積有望達到300萬畝以上。
“閩龍1號”闖關(guān)東,已初見成效。長期從事粳稻研究的張國民認為,“閩龍1號”有望成為東北地區(qū)的下一個大品種。
走出去培育新的大品種
對張建福來說,“閩龍1號”是一個具有里程碑意義的品種。它是福建育種家在粳稻領(lǐng)域取得的跨界突破,是跨省合作結(jié)出的碩果,也是現(xiàn)代分子育種與傳統(tǒng)育種技術(shù)結(jié)合的典范。但更重要的是,它是福建品種走出去的標(biāo)志性成果。
走出去,為何如此重要?
“衡量一個品種好不好,關(guān)鍵看它能不能在生產(chǎn)和市場上得到認可,能不能成為廣泛應(yīng)用的大品種。”張建福說,福建水稻育種研究基礎(chǔ)深厚、成果豐碩,歷史上出現(xiàn)過不少在全國具有影響力的大品種。前面提到的“汕優(yōu)63”,曾連續(xù)16年保持全國雜交稻種植面積之最,累計推廣應(yīng)用10多億畝,一度推廣至全球四大洲13個國家。
反觀當(dāng)下,福建已經(jīng)很久沒有出現(xiàn)過在全國具有廣泛影響力的大品種了。各大科研機構(gòu)每年育成的品種數(shù)量不在少數(shù),但真正能在市場上“跑量”的屈指可數(shù),推廣面積達到幾十萬畝的,已算不俗成績。
究其原因,本土市場空間小。
眾所周知,地處東南沿海的福建是全國第三大糧食主銷區(qū)。這里“八山一水一分田”,人均耕地面積不足全國平均水平的四分之一,年度糧食播種面積僅1200多萬畝,其中水稻900多萬畝,不到全國排名第一的湖南的五分之一。有限的育種市場,競爭十分激烈。全省生產(chǎn)上使用的水稻品種,少說兩三百種。其中,以浙江“甬優(yōu)”和“中浙優(yōu)”系列等為代表的外省品種占據(jù)優(yōu)勢,省內(nèi)品種突圍艱難。
“如果只盯著省內(nèi)有限的市場,很難做出大品種。”張建福認為,“汕優(yōu)63”是特定歷史背景下的產(chǎn)物。在品種與生產(chǎn)需求高度多元化的今天,其一家獨大局面已難以復(fù)制。但福建水稻品種要突圍,培育大品種依然是必由之路。必須立足本土的同時走出去,尤其是走到長江中下游、東北等水稻主產(chǎn)區(qū)去。
走出去,并不只是“把種子賣到外省”這么簡單,而是面向消費市場,聚焦生產(chǎn)需求,推動創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈深度融合。
這需要自我突破。
“不同的生態(tài)區(qū)、生產(chǎn)方式、消費偏好等,對品種的要求截然不同。”朱永生舉例說,福建光熱條件優(yōu)越,對水稻品種的生育期要求不太嚴格。因此,長期以來,省內(nèi)育種研究更傾向于對產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性等的改良,對生育期關(guān)注偏少。這就導(dǎo)致福建品種到了緯度稍高的長江中下游地區(qū),生育期普遍比當(dāng)?shù)仄贩N長一周以上。短短一周,不容小覷,可能引起產(chǎn)量的巨大差異。因此,福建品種要進入長江中下游市場,更短的生育期便是第一張入場券。與此同時,稻作模式、氣候變化等因素,也對福建品種走出去提出了新的要求。比如,安徽一帶近年來高溫?zé)岷︻l發(fā),對品種耐熱性需求迫切;農(nóng)業(yè)農(nóng)村部近年來大力推進水稻與油菜輪作模式,需要更多短生育期的品種,以滿足茬口搭配要求。
這也需要廣泛合作。
“福建在種質(zhì)資源、分子育種研究等方面具有優(yōu)勢,其獨特的氣候條件為篩選高抗病性、耐熱、耐澇、抗倒伏的育種材料提供了不可或缺的環(huán)境條件。黑龍江在寒地氣候、應(yīng)用研究等方面,同樣具有優(yōu)勢。”張國民認為,“閩龍1號”的成功體現(xiàn)了合作的力量。其間在利益分配、資源共享等方面形成的經(jīng)驗,可資借鑒。事實上,不僅福建需要黑龍江,黑龍江也需要福建。張國民對未來進一步深度合作充滿期待。他認為,黑龍江水稻遺傳背景相對狹窄,未來要育出更多突破性品種,一定要引入外血,走秈粳交道路。這就需要南北聯(lián)合,取長補短。
在走南闖北的道路上,福建水稻品種行穩(wěn)致遠。
上月,寧夏農(nóng)林科學(xué)院科技成果拍賣會上,閩寧聯(lián)合育種成果“閩寧1號”以66萬元的成交價,打破了寧夏水稻品種轉(zhuǎn)讓價格紀錄。該品種為寧夏黃河灌區(qū)提供了優(yōu)質(zhì)、抗病粳稻品種新選擇,明年將在寧夏大面積推廣。
9月,福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所與永富農(nóng)業(yè)科技有限公司簽約,以1000萬元的價格轉(zhuǎn)讓其自主選育的雜交稻恢復(fù)系“?;?31”,刷新了全省水稻單項成果轉(zhuǎn)化金額紀錄。作為雜交水稻優(yōu)異的父本材料,“福恢631”已配組出多個抗性好、結(jié)實率高、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、抗倒伏能力強,且生育期適中、耐熱性強的雜交組合,有望在長江中下游、上游和華南等稻區(qū)推廣應(yīng)用。
“我們始終鼓勵推動育種科研機構(gòu),在立足本土產(chǎn)業(yè)需求的同時,面向更廣闊的市場,通過省際科研協(xié)作、科企合作等方式,服務(wù)全國種業(yè)需求,不斷拓展福建品種的全國影響力。”福建省種子總站站長趙杰樑說,不僅僅水稻品種,走出去已成為福建種業(yè)的共同選擇,一批在行業(yè)內(nèi)舉足輕重的“隱形冠軍”“單項冠軍”正在涌現(xiàn)。福建普通玉米品種“黃金棒696”,在河南實現(xiàn)高價轉(zhuǎn)讓,成功進軍黃淮海這一全國最大的夏玉米產(chǎn)區(qū);青梗菜種子全國市場占有率達30%以上;花椰菜種子供應(yīng)量占全國70%以上;水果玉米種子在全國市場占比達65%以上。