▲2018年「中科804」五常示范片现场。
「叮铃铃……」
2008年9月一个早晨
中国科学院院士、
中国科学院遗传与发育生物学研究所
研究员李家洋
接到一个电话
对方是黑龙江省农业科学院
（以下简称黑龙江农科院） 院长韩贵清
请他帮助解决东北水稻生产面临的一些难题
「东北是中国最大的商品粮生产基地
东北水稻的高产、稳产直接影响国家粮食安全
东北有急迫的需求
中国科学院作为科技‘国家队’
必须迎难而上解决问题！」
李家洋这样想着，随即欣然北上
双方很快在哈尔滨会合
5天内马不停蹄地跑了三四千公里
一直走到祖国最北端的建三江稻区
一路上，他们看到
很多稻田倒伏或是稻瘟病很严重
很多水稻品种产量不高、米质欠佳
随后黑龙江农科院提出「考题」
培育一粒高产、抗病、抗倒、优质的的水稻种子
这是一道「超级难题」
在水稻育种领域
改良单一的优良性状并不困难
但要把多个优点综合在一起
难度会以几何级提升
为破解这道题
李家洋提出了「分子设计」育种理念：
像设计工业产品一样
把高产、抗病、优质的基因模块「组装」起来
「设计」出一粒集各种优良性状于一体的超级稻
这一想法将中国的育种技术理念
带到了世界前沿
从此，李家洋带领团队
从基础研究向应用研究转型
他们像候鸟一样
每年南北横跨几乎整个中国
往返于北京的实验室
海南和天津的育种基地
以及东北的示范基地
分子设计育种的最大优势
是实验室初筛
为确保下一代水稻具有所设计的理想性状
研究团队将培育两周左右的小苗剪一小段叶片
检测它是否含有全部要聚合的基因
如今，一个基因的检测成本只有几元
这可以把田间的高成本表型筛选工作
低成本地转移到作物生长的早期
让育种效率大幅提高
▲ 李家洋（左）、刘贵富查看水稻生长情况。
但田间的选育仍不能少
在海南和天津的育种基地
最热的时候，气温超过40摄氏度，上晒下蒸
育种专家刘贵富、陈明江
头顶烈日、脚穿胶鞋
日复一日地观察水稻生长情况
他们双脚泡得发烫
衣服湿了又干、干了又湿
结出一朵朵白色的盐花
每年 要种植、筛选近万份不同的株系材料
分蘖、拔节、抽穗、扬花、灌浆
每份材料的田间表现
都要一一记录清楚
在专家眼中，育种不能有短板
「只要有一个性状差了
其他性状再好都没用！」
直到2012年，田间选育进行到第八代
研究团队优中选优
终于确定了一个性状最好的稳定株系
这个被命名为「中科804」的材料
高产、抗逆、优质特性兼具
完全符合黑龙江农科院提出的要求
2017年，「中科804」通过国家审定
成为我国第一个分子设计育种的标志性国审品种
2018年，「中科804」第一次大面积示范推广
相比著名的「稻花香」
它每亩增产200斤以上
可减少灾害损失30%
整精米率提高8%
成为名副其实的「超级稻」
▲ 李家洋团队为东北稻区「精准设计」的品种大米。本报记者丁典摄
继「中科804」之后
李家洋团队又为东北稻区设计出
更加高产、抗逆、优质的
「中科发5号」和「中科发6号」系列国审水稻品种
如今，这些品种已经是
东北种植面积最大的水稻主栽品种之一
产量普遍比当地原有主栽优质品种提升20%以上
每斤收购价格比普通稻谷贵三四毛钱或以上
李家洋心里有「一盘棋」
「中国有5个水稻主产区
其中4个是战略区
肯定要考虑布局新品种」
长江中下游稻区、东北稻区、华中稻区、华南稻区
气候、温度和面临的病害都不同
他希望因地制宜
为不同稻区「设计」不同的水稻品种
如今，他们采用分子设计育种技术
培育的国审和省审品种已达20多个
▲「中科发」系列水稻成熟了。
其中，针对长江中下游稻区
培育的「嘉优中科」系列籼粳交超级稻
最高亩产达900公斤以上
比当地主栽的水稻品种增产20%以上
选育的「中科发」系列双季早粳稻新品系
实现了我国早粳稻「零的突破」
推动建立我国首个早粳稻品种的审定标准
在李家洋看来
分子设计育种理念和技术还有广阔的应用空间
将为我国种业发展
粮食安全提供坚强的科技支撑
*本文除注明外，均由中国科学院遗传与发育生物学研究所供图
为祖国「精准设计」一颗水稻种子
来源：中国科学报
责任编辑：刘映含
