李家洋院士（左）在上高縣示范片查看水稻生長情況 新華社記者周密 攝

早粳稻新品種為主糧供應(yīng)“端上第一碗飯”

我國是世界上水稻產(chǎn)量第一大國，共有13個省種植雙季早稻，全部分布在南方低緯度地區(qū)。

根據(jù)2020年國家統(tǒng)計局公布的全國早稻生產(chǎn)數(shù)據(jù)，全國早稻播種面積7126萬畝，全國早稻總產(chǎn)量546億斤，全國早稻單產(chǎn)383公斤/畝。

然而，我國所有的雙季早稻品種均為秈稻，目前國家設(shè)立的雙季早稻品種審定組只有早秈組。早秈稻是在3月中下旬播種、7月中下旬收獲的南方秈稻品種。早秈稻品種，尤其是長江中下游的品種由于整體品質(zhì)較差，大部分作為儲備糧或工業(yè)用糧使用。

“與早秈稻相比，生長在高緯度地區(qū)的粳稻品種具有抗逆性強、株型優(yōu)、米質(zhì)優(yōu)、食味佳等明顯優(yōu)點。”李家洋說，加速培育優(yōu)良雙季早粳品種及其推廣應(yīng)用，可以極大地提高早稻米的品質(zhì)和商業(yè)價值，不僅能為農(nóng)民增加經(jīng)濟收入，同時可將我國優(yōu)質(zhì)新米的上架期提前2-3個月。

為此，李家洋院士團隊利用分子精準設(shè)計育種技術(shù)，在培育雙季早粳稻新品種方面取得重要突破。

2020年，他們培養(yǎng)的雙季早粳新品種“中科發(fā)早粳1號”在江西高安縣和浙江永康市的早稻品種比較試驗及多點試驗中，平均株高90厘米左右，平均每穗總粒數(shù)超110粒左右，結(jié)實率可達85%以上，千粒重26克左右，平均畝產(chǎn)在500公斤以上。

“不止如此，新品種抗逆性強，尤其苗期耐寒、后期抗穗發(fā)芽方面尤為突出，米外觀品質(zhì)優(yōu)良，主要米質(zhì)指標達到優(yōu)質(zhì)二級米標準?！崩罴已笳f，如果將雙季早秈稻品種改為雙季早粳稻品種，可以將優(yōu)質(zhì)新米提前兩至三個月上市，為我國主糧供應(yīng)端上第一碗飯。

專家現(xiàn)場試吃“中科發(fā)早粳1號”  圖片來源：中科院遺傳所

分子精準設(shè)計：“定制”一棵理想水稻不是夢

“中科發(fā)早粳1號”新種質(zhì)為我國優(yōu)質(zhì)稻改良示范指出新的方向，具有重要科學意義和應(yīng)用價值。新種質(zhì)誕生的背后，蘊含著強大的技術(shù)支撐：“分子精準設(shè)計”育種。

用李家洋的話說，“分子精準設(shè)計”就像組裝一臺電腦?！跋胍裁礃拥乃荆严嚓P(guān)的水稻基因組合在一起，就可以培育出滿足需要的種子?！?

與常規(guī)育種技術(shù)相比，“分子精準設(shè)計”育種不僅克服了育種周期長、偶然性大和育種效率低下等缺點，還可以對當前品種的缺點進行精確改良，實現(xiàn)多個優(yōu)良性狀的聚合。

目前，李家洋院士團隊先后訂制了多個具備高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、高抗等諸多優(yōu)良性狀的“理想水稻”。他們創(chuàng)建的北方稻區(qū)的“中科發(fā)”系列水稻新品種和南方稻區(qū)的“嘉優(yōu)中科”系列水稻新品種，均實現(xiàn)了高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)多抗水稻的高效培育。

李家洋表示，“精準設(shè)計”水稻不僅有助于保障國家的糧食安全，還有助滿足“眾口難調(diào)”的個性化需求。中國地域遼闊，生態(tài)環(huán)境和消費喜好差異大，所需水稻品種也各不相同。

當前，李家洋和團隊正在嘗試“定制”針對特殊人群的稻米，如針對糖尿病人的高抗性淀粉稻米，以滿足個性化需求。

“我覺得我國的水稻育種研究目前在國際上處于第一方陣?！崩罴已笞院赖卣f。但他同時表示，挑戰(zhàn)猶存。盡管目前水稻育種材料聚集了大部分優(yōu)良性狀，但仍然需要升級與完善。同時，由于我國目前尚未對基因編輯育種建立相關(guān)標準，對農(nóng)作物的精準設(shè)計仍然只是處于第一階段而無法實現(xiàn)其在生產(chǎn)上的應(yīng)用。