《基因?qū)氤夒s交稻》（2004.12.31）

央視國際 2004年12月23日 15:33

　　民以食為天。然而，在人類賴以生存的地球上， 60億人口，只有耕地16億公頃。在我國，13人口，人均耕地不足1.3畝。人口在不斷的增長，而耕地卻逐年減少。

　　因此人類糧食需求的惟一出路就是要依靠先進的科學(xué)技術(shù)，大幅度提高農(nóng)作物的單位面積產(chǎn)量。

　　那么水稻單位面積產(chǎn)量能不能再提高呢？能提高多少呢？這是世人關(guān)注的問題。

　　日本著名水稻生理學(xué)家吉田昌一先生認為：水稻在熱帶地區(qū)最高畝產(chǎn)可達1060公斤；在溫帶地區(qū)畝產(chǎn)可達1200公斤.

　　從水稻的光能利用率來看，這種推斷，并不是一句空話，因為在我國云南省永勝縣小面積種植的常規(guī)稻已獲得畝產(chǎn)1000公斤，超級雜交稻畝產(chǎn)1200多公斤的成功實踐。

　　然而，目前的現(xiàn)狀是：全世界水稻平均畝產(chǎn)只有253公斤。我國普通水稻平均畝產(chǎn)為420公斤。

　　為了進一步提高水稻的單位面積產(chǎn)量，我國的育種家們開始了艱苦的研究探索。 雜交水稻之父袁隆平院士把一個水稻優(yōu)良品種產(chǎn)生，比做一個優(yōu)秀的籃球運動員。一個優(yōu)秀的籃球運動員，必須具備兩個基本條件：一是高大的身材；二是充沛的體力。同樣的道理，一個高產(chǎn)的品種，一是要具備優(yōu)良的株型；二是要有很強的雜種優(yōu)勢。

　　在這一認識的基礎(chǔ)上，袁隆平院士提出了一整套行之有效的超級雜交水稻育種技術(shù)，一是能高效利用光能的形態(tài)改良；二是利用強大的亞種間雜種優(yōu)勢；三是通過生物技術(shù)利用遠緣的有利基因。

　　在形態(tài)改良方面，袁隆平院士強調(diào)在擴庫的同時，更加注重增源。每粒谷子就好比是一個儲藏營養(yǎng)物質(zhì)的倉庫，擴庫就是要穗頭大、籽粒多，以增加倉儲容量。增源，顧名思義，就是要增加營養(yǎng)物質(zhì)的來源。葉片是植物進行光合作用的主要器官，是制造營養(yǎng)物質(zhì)的源泉。增源就是要通過形態(tài)改良，充分發(fā)揮葉片制造營養(yǎng)物質(zhì)的作用。

　　根據(jù)這一思路，袁隆平院士將超級雜交水稻的形態(tài)改良定位在高冠層、矮穗層和中大穗三大特點上。

　　高冠層。冠高120cm以上，它的上三葉的葉片具有長、直、窄、凹、厚五個顯著特點。這種高冠層形態(tài)結(jié)構(gòu)，能高效利用光能進行光合作用，為填滿大庫提供充足的營養(yǎng)源。

　　矮穗層。一般水稻成熟期，株高100厘米，易倒伏會帶來嚴重減產(chǎn) ，而超級雜交水稻成熟期，穗尖離地面只有60～70厘米。穗頭矮、植株重心低、抗倒能力是一般水稻品種的一倍左右。高度抗倒是水稻超高產(chǎn)最重要的性狀之一。中大穗。一般每穗重5克左右，每畝18～20萬穗，這樣,畝產(chǎn)可達900至1000公斤。

　　農(nóng)民稱譽這樣的理想株型是“冠高三葉遨長空，穗矮葉下藏黃金。”這三個要素要統(tǒng)一起來，其中的關(guān)鍵就是雜交優(yōu)勢。

　　很早以前，我們的祖先就用馬和驢雜交，產(chǎn)生后代騾子。騾子身強力壯，在體力、耐力等方面都大大勝過馬和驢。植物雜交是同樣的道理。普通栽培稻有兩個亞種，即秈稻和粳稻。秈稻和粳稻兩個亞種間雜交由于親本的親緣關(guān)系相對較遠，遺傳差異較大，遺傳多樣性更豐富，具有強大的雜種優(yōu)勢。這種優(yōu)勢具體表現(xiàn)在庫存大貨源足，根系發(fā)達，生命力強等多個方面。有人很形象的比喻它是“水稻中的騾子”。兩種基因的不同，形成另一個物種，但這個物種還不完善。主要原因是由于秈稻和粳稻的不親和性，就好比油和水互不相溶，導(dǎo)致雜交種的受精過程不正常，結(jié)實率一般只有10-30%，實際產(chǎn)量很低。這就有點像遠緣雜交的騾子，雖有強壯的身體，但是由于生殖系統(tǒng)發(fā)育不正常，就沒有生育的能力。怎么辦，難道這種雜交不能成功嗎？

　　通過進一步研究，袁隆平院士和他的助手們,在大量反復(fù)的育種實踐中還發(fā)現(xiàn):要徹底解決亞種間雜交稻結(jié)實率低的難題,除了需要有主效廣親和基因外,還必須要有輔助親和基因的配合。著就需要一種具廣譜廣親和性的優(yōu)良不育系。國家雜交水稻研究中心選育的光溫敏不育系“培矮64S”就是一個優(yōu)良不育系。它與多個秈稻、粳稻品種配組，不僅結(jié)實率都很正常，而且表現(xiàn)出強大的雜種優(yōu)勢。正是這樣，將親緣關(guān)系比較遠的物種中的有利基因轉(zhuǎn)移到栽培稻中，可望使水稻的產(chǎn)量潛力獲得新的突破。當然，這是分子育種技術(shù)的功勞。野生稻不僅含有栽培稻中可能沒有的抗性基因，而且含有高產(chǎn)基因。國家雜交水稻研究中心與美國康奈爾大學(xué)合作，專家研究發(fā)現(xiàn)，在國際上首次從普通野生稻中發(fā)現(xiàn)2個增產(chǎn)基因。其中每個基因比我國培育的“威優(yōu)64”有18%和17%的增產(chǎn)效應(yīng)。

　　通過轉(zhuǎn)育出含有該增產(chǎn)基因的新恢復(fù)系“Q611”。根據(jù)田間試驗的結(jié)果，Q611也有不穩(wěn)定的時候，所以國家雜交水稻還將稗草的遺傳物質(zhì)DNA導(dǎo)入雜交稻恢復(fù)系“先恢207”中，在變異后代中又選育出新恢復(fù)系“RB207”?！癛B207”的每穗粒數(shù)和粒重都大大提高了?！癛B207”與多個不育系雜交，其中“GD-S/RB207”表現(xiàn)十分突出，理論產(chǎn)量每畝可達1050公斤。基因的導(dǎo)入竟有如此大的作用，充分證明了科技就是第一生產(chǎn)力。

　　超級雜交稻的研究成功，是我國育種專家們獻給全人類的一份無比厚重的禮物，超級雜交稻正昂首闊步走向世界。先后在越南，菲律賓，印度尼西亞，巴基斯坦，孟加拉，幾內(nèi)亞，馬達加斯加等異國他鄉(xiāng)，喜結(jié)碩果。