中國(guó)工程院院士、水稻分子遺傳與育種專家萬(wàn)建民團(tuán)隊(duì)扎根南京助推鄉(xiāng)村振興
江蘇南京：破解水稻“密碼”，讓更多人“吃飽更吃好”
萬(wàn)建民（左二）和團(tuán)隊(duì)在位于江寧區(qū)淳化街道的南農(nóng)大土橋水稻實(shí)驗(yàn)基地里查看水稻長(zhǎng)勢(shì)、觀察相應(yīng)性狀。 萬(wàn)建民團(tuán)隊(duì)供圖
編者按
今年，是全面貫徹落實(shí)黨的二十大精神的開局之年，是全面推進(jìn)鄉(xiāng)村振興、建設(shè)農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)、推進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化的關(guān)鍵之年。新時(shí)代、新階段，南京如何立足市情實(shí)際，全面推進(jìn)鄉(xiāng)村振興？即日起，南京市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局聯(lián)合南報(bào)融媒體推出“鄉(xiāng)村振興調(diào)研行”欄目，圍繞產(chǎn)業(yè)、人才、文化、生態(tài)、組織振興五大板塊，聚焦扎根鄉(xiāng)村創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的人物故事，展現(xiàn)中國(guó)式現(xiàn)代化南京實(shí)踐的精彩“三農(nóng)”篇章。
□ 南京日?qǐng)?bào)/紫金山新聞?dòng)浾?nbsp;杜瑩 通訊員 江玲 劉世家
周五搭乘最晚的航班來(lái)南京，周日再搭乘最晚的航班回北京……在中國(guó)工程院院士萬(wàn)建民的日程表中，似乎并不存在“雙休日”的概念。每次來(lái)南京，他不是在南京農(nóng)業(yè)大學(xué)輔導(dǎo)學(xué)生課題，就是到南農(nóng)大土橋水稻實(shí)驗(yàn)基地指導(dǎo)育種。
“已經(jīng)習(xí)慣了，這20多年，只要條件允許，我都會(huì)在周末回到南京。”11月6日上午，記者在南京農(nóng)業(yè)大學(xué)見到萬(wàn)建民時(shí)，他正忙著和團(tuán)隊(duì)交流指導(dǎo)多個(gè)課題的最新進(jìn)展，當(dāng)天下午他又要趕回北京。
行程雖然忙碌，卻讓萬(wàn)建民感到充實(shí)和高興，“團(tuán)隊(duì)專心水稻分子遺傳與育種，從2000年的3個(gè)人發(fā)展到如今100多人，初心和目標(biāo)始終不變，就是為保障國(guó)家糧食安全作出應(yīng)有貢獻(xiàn)。”
破解水稻雜種不育“密碼”
萬(wàn)建民的“水稻情結(jié)”或許可以追溯到中學(xué)時(shí)代每月分到手的7.5公斤全國(guó)糧票，“那時(shí)候很少吃到米飯，能吃飽就是最大的幸福。”彼時(shí)，他就下定決心，“長(zhǎng)大后要學(xué)農(nóng)，讓更多人吃飽肚子。”
大學(xué)畢業(yè)后，萬(wàn)建民繼續(xù)在南京農(nóng)業(yè)大學(xué)攻讀碩士學(xué)位，1991年進(jìn)入日本京都大學(xué)水稻育種實(shí)驗(yàn)室攻讀博士學(xué)位。1999年4月，萬(wàn)建民回國(guó)到南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，正式組建研發(fā)團(tuán)隊(duì)，并牽頭建立土橋水稻育種實(shí)驗(yàn)基地及南繁基地，保障水稻種質(zhì)資源鑒定、基礎(chǔ)研究、新品種選育、栽培示范等研究。
在水稻界，有一個(gè)困擾專家多年的難題——秈稻有比較好的耐熱性，抗病抗蟲，粳稻有比較好的耐寒性，品質(zhì)也較好，但二者之間存在生殖隔離。萬(wàn)建民介紹，與秈秈雜交水稻相比，秈粳雜交水稻可進(jìn)一步提高單產(chǎn)15%至30%，但會(huì)出現(xiàn)花粉不育、小穗結(jié)實(shí)率低、子粒不飽滿等雜種不育現(xiàn)象。
為破解這一難題，萬(wàn)建民團(tuán)隊(duì)在全基因組層面尋找引起這種雜種不育的“罪魁禍?zhǔn)住保罱K“鎖定”了其中一個(gè)效應(yīng)最大的基因位點(diǎn)。分析發(fā)現(xiàn)，該位點(diǎn)由一對(duì)獨(dú)特的基因組成，它們成對(duì)出現(xiàn)，其作用就如“破壞者”和“守衛(wèi)者”，前者能對(duì)所有花粉產(chǎn)生傷害作用，引起花粉的敗育；后者能阻止前者基因的傷害作用，使花粉正常發(fā)育。
研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步詳細(xì)解析了“破壞者”基因和“守衛(wèi)者”基因在細(xì)胞內(nèi)部具體作用的分子機(jī)制，首次從分子層面闡明了水稻雜種不育的機(jī)理，實(shí)現(xiàn)了該領(lǐng)域里程碑式的突破，相關(guān)成果于今年發(fā)表在國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》。至此，繼2013年、2018年在《自然》《科學(xué)》雜志發(fā)布研究成果后，萬(wàn)建民團(tuán)隊(duì)已實(shí)現(xiàn)在三大頂尖期刊均發(fā)表成果的“大滿貫”。
土橋基地育成粳稻新品種18個(gè)
隨著水稻雜種不育機(jī)理的闡明，優(yōu)質(zhì)基因被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，萬(wàn)建民團(tuán)隊(duì)加速將這些科研成果應(yīng)用到新品種水稻培育中，讓水稻高產(chǎn)又好吃。
8日上午，位于南京市江寧區(qū)淳化街道的南農(nóng)大土橋水稻實(shí)驗(yàn)基地的500畝稻田一片金黃，數(shù)十個(gè)戴著草帽、膚色黝黑的人正在田間查看水稻長(zhǎng)勢(shì)、觀察相應(yīng)性狀。他們便是由萬(wàn)建民領(lǐng)銜的水稻遺傳育種團(tuán)隊(duì)，包括10多名教授以及碩博士在內(nèi)共100多人。
走進(jìn)稻田，記者發(fā)現(xiàn)這里被劃分成了親本區(qū)、分離群體區(qū)、株系區(qū)、展示區(qū)等，形成俄羅斯方塊似的水稻迷宮。定睛細(xì)看，田里每株水稻都標(biāo)注著“身份碼”——品種（系）編號(hào)。取下套在水稻上的牛皮紙袋，能看到上面詳細(xì)記載著水稻的親本信息。
在這個(gè)水稻基地，每年都有成千上萬(wàn)個(gè)不同的水稻品種等待鑒別，經(jīng)過(guò)層層篩選脫穎而出的水稻才能擁有專屬“姓名”。最近這段時(shí)間，大部分團(tuán)隊(duì)成員都“泡”在基地，收獲種子，測(cè)量穗長(zhǎng)、每穗總粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)，計(jì)算結(jié)實(shí)率，檢測(cè)出米率、堊白度和直鏈淀粉含量等稻米品質(zhì)指標(biāo)，為接下來(lái)的南繁做準(zhǔn)備。
“水稻育種要花大量時(shí)間在田里觀察篩選，還要對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。選親本雜交、分離群體、選單株、區(qū)試、品種審定、推廣，這一系列過(guò)程下來(lái)，一般要花上10年時(shí)間。”萬(wàn)建民說(shuō)。
從原先92畝土地到如今500多畝稻田，20年來(lái)，萬(wàn)建民團(tuán)隊(duì)已在土橋基地育成粳稻新品種18個(gè)、秈稻新組合6個(gè)，創(chuàng)制新材料數(shù)以千計(jì)。其中寧粳1號(hào)、寧粳3號(hào)、寧粳4號(hào)、寧粳7號(hào)、寧香粳9號(hào)等被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部確認(rèn)為超級(jí)稻品種，2020年推出的寧香粳9號(hào)在國(guó)家優(yōu)質(zhì)粳稻食味品質(zhì)鑒評(píng)中連續(xù)獲得金獎(jiǎng)第一名、第二名。
立足南京助力鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)振興
院士走進(jìn)田頭，撐起現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，也有力助推鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)振興。記者了解到，依托南農(nóng)大土橋水稻育種基地，寧香粳9號(hào)等一批優(yōu)質(zhì)水稻品種第一時(shí)間在南京落地試種，并得到大面積的推廣應(yīng)用，為南京糧食增產(chǎn)、農(nóng)民增收作出了突出貢獻(xiàn)。
目前，寧香粳9號(hào)僅在淳化街道的種植面積就已超過(guò)2萬(wàn)畝，平均畝產(chǎn)量達(dá)650公斤以上。靠著這一“明星品種”和萬(wàn)建民團(tuán)隊(duì)的技術(shù)指導(dǎo)，當(dāng)?shù)卮罅Πl(fā)展優(yōu)質(zhì)稻米產(chǎn)業(yè)，擦亮“土橋牌”珍珠米“金字招牌”，帶動(dòng)農(nóng)民增收致富。如今，土橋精品大米每公斤售價(jià)高的達(dá)到24元，是市面上普通大米的3—4倍，還未上市就被預(yù)訂一空。
回首與南京40多年的緣分，萬(wàn)建民感慨良多，他表示：“南京的大學(xué)很多，科教文化的基礎(chǔ)和底蘊(yùn)比較好，政府對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特別對(duì)糧食安全非常重視，多方位支持水稻新品種選育、試驗(yàn)示范推廣等工作，這給了團(tuán)隊(duì)很大的底氣。”
鄉(xiāng)村振興，人才先行。近年來(lái)，南京積極發(fā)揮科技創(chuàng)新的引領(lǐng)驅(qū)動(dòng)作用，著力提高人才助力鄉(xiāng)村振興的下沉率和滲透率，將人才和科技資源配置到鄉(xiāng)村振興重點(diǎn)領(lǐng)域和薄弱環(huán)節(jié)，推進(jìn)科技創(chuàng)新精準(zhǔn)賦能鄉(xiāng)村振興。截至目前，全市已建成國(guó)家及省市科研平臺(tái)80余個(gè)，打造先進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用示范場(chǎng)景50多個(gè)，集聚院士團(tuán)隊(duì)近10個(gè)、高新技術(shù)企業(yè)60余家，集成輸出數(shù)十項(xiàng)創(chuàng)新科技和產(chǎn)品。全市累計(jì)建設(shè)4個(gè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、34個(gè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系科技示范基地、123個(gè)產(chǎn)學(xué)研合作示范基地、200多個(gè)“四新”推廣示范基地，12家企業(yè)入選省級(jí)優(yōu)勢(shì)特色種苗中心。
微訪談
記者：一個(gè)水稻新品種問(wèn)世要經(jīng)歷哪些環(huán)節(jié)，難點(diǎn)在哪？
萬(wàn)建民：水稻育種是一項(xiàng)周期漫長(zhǎng)的工程，將分子育種與常規(guī)育種相結(jié)合，能加速培育速度，但發(fā)掘優(yōu)異基因，平均需要搜集上萬(wàn)份資源，要耗費(fèi)大量的人力、物力和時(shí)長(zhǎng)。從找到親本，到進(jìn)行雜交、一代代篩選，再到區(qū)試和生產(chǎn)性試驗(yàn)，一般需要10年左右的時(shí)間。為了加快育種周期，每年冬天團(tuán)隊(duì)會(huì)到海南的南繁基地播種種子，等成熟后再將其帶回南京繁殖下一代種子，運(yùn)氣好的話，能夠縮短一半的育種時(shí)間。
記者：水稻新品種除了追求產(chǎn)量，還要關(guān)注哪些問(wèn)題？
萬(wàn)建民：隨著人們生活水平的提高，百姓不光是要吃得飽，更希望能吃得好、吃得健康。以寧香粳9號(hào)為例，除了具有高產(chǎn)、抗病性和抗倒性等優(yōu)勢(shì)，稻米外觀品質(zhì)好，米粒透明有光澤，同時(shí)還帶有香味基因，使得大米吃起來(lái)香味濃郁獨(dú)特，口感軟韌有彈性，很受歡迎。這幾年，我們還選育出適宜糖尿病、腎臟病病人食用的低蛋白品種和適宜高血壓病人食用的富含GABA（γ-氨基丁酸）的品種，為吃出健康提供了可能。
記者：圍繞水稻分子遺傳與育種，助力鄉(xiāng)村振興，您和團(tuán)隊(duì)下一步還有哪些計(jì)劃？
萬(wàn)建民：我們將持續(xù)關(guān)注與水稻產(chǎn)量品質(zhì)、抗性養(yǎng)分高效利用相關(guān)的重要基因，挖掘這些優(yōu)異基因，解析它的功能，同時(shí)利用BT（基因編輯、全基因組選擇等生物技術(shù)）+IT（大數(shù)據(jù)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)）高效農(nóng)業(yè)生物育種技術(shù)，培育更多適合南京、適合江蘇和長(zhǎng)江中下游地區(qū)的，老百姓喜歡的優(yōu)質(zhì)水稻品種，同時(shí)兼顧產(chǎn)量抗性，為保障國(guó)家糧食安全、助力鄉(xiāng)村振興作出應(yīng)有貢獻(xiàn)。
