▲2018年「中科804」五常示範片現場。
「叮鈴鈴……」
2008年9月一個早晨
中國科學院院士、
中國科學院遺傳與發育生物學研究所
研究員李家洋
接到一個電話
對方是黑龍江省農業科學院
（以下簡稱黑龍江農科院） 院長韓貴清
請他幫助解決東北水稻生產面臨的一些難題
「東北是中國最大的商品糧生產基地
東北水稻的高產、穩產直接影響國家糧食安全
東北有急迫的需求
中國科學院作為科技‘國家隊’
必須迎難而上解決問題！」
李家洋這樣想著，隨即欣然北上
雙方很快在哈爾濱會合
5天內馬不停蹄地跑了三四千公裏
一直走到祖國最北端的建三江稻區
一路上，他們看到
很多稻田倒伏或是稻瘟病很嚴重
很多水稻品種產量不高、米質欠佳
隨後黑龍江農科院提出「考題」
培育一粒高產、抗病、抗倒、優質的的水稻種子
這是一道「超級難題」
在水稻育種領域
改良單一的優良性狀並不困難
但要把多個優點綜合在一起
難度會以幾何級提升
為破解這道題
李家洋提出了「分子設計」育種理念：
像設計工業產品一樣
把高產、抗病、優質的基因模組「組裝」起來
「設計」出一粒集各種優良性狀於一體的超級稻
這一想法將中國的育種技術理念
帶到了世界前沿
從此，李家洋帶領團隊
從基礎研究向套用研究轉型
他們像候鳥一樣
每年南北橫跨幾乎整個中國
往返於北京的實驗室
海南和天津的育種基地
以及東北的示範基地
分子設計育種的最大優勢
是實驗室初篩
為確保下一代水稻具有所設計的理想性狀
研究團隊將培育兩周左右的小苗剪一小段葉片
檢測它是否含有全部要聚合的基因
如今，一個基因的檢測成本只有幾元
這可以把田間的高成本表型篩選工作
低成本地轉移到作物生長的早期
讓育種效率大幅提高
▲ 李家洋（左）、劉貴富檢視水稻生長情況。
但田間的選育仍不能少
在海南和天津的育種基地
最熱的時候，氣溫超過40攝氏度，上曬下蒸
育種專家劉貴富、陳明江
頭頂烈日、腳穿膠鞋
日復一日地觀察水稻生長情況
他們雙腳泡得發燙
衣服濕了又幹、幹了又濕
結出一朵朵白色的鹽花
每年 要種植、篩選近萬份不同的株系材料
分蘗、拔節、抽穗、揚花、灌漿
每份材料的田間表現
都要一一記錄清楚
在專家眼中，育種不能有短板
「只要有一個性狀差了
其他性狀再好都沒用！」
直到2012年，田間選育進行到第八代
研究團隊優中選優
終於確定了一個性狀最好的穩定株系
這個被命名為「中科804」的材料
高產、抗逆、優質特性兼具
完全符合黑龍江農科院提出的要求
2017年，「中科804」透過國家審定
成為中國第一個分子設計育種的標誌性國審品種
2018年，「中科804」第一次大面積示範推廣
相比著名的「稻花香」
它每畝增產200斤以上
可減少災害損失30%
整精米率提高8%
成為名副其實的「超級稻」
▲ 李家洋團隊為東北稻區「精準設計」的品種大米。本報記者丁典攝
繼「中科804」之後
李家洋團隊又為東北稻區設計出
更加高產、抗逆、優質的
「中科發5號」和「中科發6號」系列國審水稻品種
如今，這些品種已經是
東北種植面積最大的水稻主栽品種之一
產量普遍比當地原有主栽優質品種提升20%以上
每斤收購價格比普通稻谷貴三四毛錢或以上
李家洋心裏有「一盤棋」
「中國有5個水稻主產區
其中4個是戰略區
肯定要考慮布局新品種」
長江中下遊稻區、東北稻區、華中稻區、華南稻區
氣候、溫度和面臨的病害都不同
他希望因地制宜
為不同稻區「設計」不同的水稻品種
如今，他們采用分子設計育種技術
培育的國審和省審品種已達20多個
▲「中科發」系列水稻成熟了。
其中，針對長江中下遊稻區
培育的「嘉優中科」系列秈粳交超級稻
最高畝產達900公斤以上
比當地主栽的水稻品種增產20%以上
選育的「中科發」系列雙季早粳稻新品系
實作了中國早粳稻「零的突破」
推動建立中國第一個早粳稻品種的審定標準
在李家洋看來
分子設計育種理念和技術還有廣闊的套用空間
將為中國種業發展
糧食安全提供堅強的科技支撐
*本文除註明外，均由中國科學院遺傳與發育生物學研究所供圖
為祖國「精準設計」一顆水稻種子
來源：中國科學報
責任編輯：劉映含
