近日,2020年度国家科学技术奖励大会上,中国工程院院士、中国水稻研究所胡培松研究员主持完成的“超高产专用早籼稻品种中嘉早17等的选育与应用”获得国家科技进步二等奖。早稻约占我国水稻总产的16%-18%,早稻高产有着怎样的意义,未来有怎样的发展前景?记者专访了成果第二完成人唐绍清研究员。

 

获得国家科技进步二等奖的胡培松团队。受访者供图


向用途多元化方向发展

 

早稻约占我国水稻总产的16%-18%,但随着人民生活水平的提高,早稻的生存空间也越来越窄,在日常饮食中所占比例并不高。唐绍清认为,早稻的出路在于品种专用化和用途多样化发展,“一方面,早稻是储备粮源,因为早稻含水量比较低,储备比较容易;另一个方面,可以向用途多元化发展,比如用来作为制作米粉和味精等产品的原料。”

 

米粉作为我国南方传统美食,深受消费者喜爱,并远销欧美及东南亚各国,但长期以来,市场上缺乏优质的专用米粉稻品种。胡培松团队针对上述存在的技术难题和品种专用化、用途多样化的消费需求,在超高产米粉专用早稻育种种质创制、米粉稻选育技术体系构建和新品种培育方面取得了显著成效。

 

此外,米粉专用稻选育一直无明确的具体指标,将直链淀粉含量作为主要参考指标,忽视胶稠度、糊化温度以及淀粉精细结构等对米粉品质影响的问题。胡培松团队便利用快速黏度分析仪(RVA),研究了近300份水稻材料的米粉品质、理化品质与RVA特征值的关系,确立了黏滞性谱中的回生值和崩解值是米粉稻选择的关键参数,首次将RVA用于糊化温度和直链淀粉含量的定量协同测定,独创的RVA筛选米粉稻技术体系,使得选择效率提高约20倍。利用凝胶渗透色谱仪、毛细管电泳仪、差热仪等研创出绝对直链淀粉含量、糊化参数、支链淀粉链长分布等米粉特性紧密相关的综合评判指标,实现了米粉专用稻品质指标的精准鉴定,获发明专利6项。显著提高了米粉专用早稻育种效率。

 

二十载“稻路”

 

唐绍清介绍,长江中下游早稻约占全国早稻产量的70%,但该区域早稻生产存在苗期低温冷害烂秧、生长期短难创高产、高温逼熟品质差等三大突出技术难题,导致该区域早稻生产效益低、波动大、农民种粮积极性不高。

 

而且长江中下游早稻播种季节易遇倒春寒危害,受双季稻前后茬限制生育期短难高产。继嘉育293、浙733等这些高产品种推广应用后,长江中下游地区的早稻单产在相当长的一段时期内进入了瓶颈期,难以再上新台阶,想要有所突破,就急需新的高产基因型进行遗传补充。优质米粉加工专用稻需要兼顾高直链淀粉含量和长胶稠度,但直链淀粉含量和胶稠度存在遗传连锁,高直链淀粉含量且长胶稠度兼顾的种质材料在当时十分稀缺,进行遗传改良的物质基础薄弱、技术难度大。

 

针对早稻生产现状和技术难题,胡培松团队提出芽期、苗期多重低温耐冷筛选策略,开展“耐淹与耐低温发芽+芽期耐低温+苗期耐低温+早生快长”协同筛选鉴定,并运用生态、地理远缘杂交,与嘉兴农业科学研究院合作,将华南超高产品种特青2号的高产基因导入到嘉兴市农业科学研究院育成的早稻材料Z94-207中,构建大分离群体,分离世代以特青2号的株叶形态为“模板”,开展强化选择,后代进行苗期耐低温、早发性和产量等多重筛选鉴定,结合米粉专用稻品质指标的筛选鉴定,最终创制出高产基因型、高直链淀粉且长胶稠度兼顾的米粉专用育种种质嘉育253,成为长江中下游双季早稻改良的骨干亲本。

 

稻米品质评价指标众多,传统分析方法程序繁琐,费时费力。稻米品质指标的准确快速评价,能更好地助推水稻品种选育。2005年,胡培松团队联合国际水稻研究所(IRRI)成立中国-IRRI稻米品质营养联合研究中心,购置稻米品质分析先进仪器设备,引导团队成员,从攻克选择效率低、费时费力的评价体系入手,系统创建了稻米直链淀粉含量(AC)、糊化温度(GT)、胶稠度(GC)等关键指标的快速评价方法,稻米品质高效评价技术平台被国内外同行广泛利用。

 

一个品种的培育,一般至少要经过7-8代的选育;一个好的水稻品种稳定下来,起码需要6年。胡培松团队利用创制的高产基因型米粉专用早稻育种种质嘉育253,与苗期耐寒性好、结实率高的中选181杂交,结合米粉专用早稻筛选评价技术,一代代种植、选择,最终育成适应性、产量、抗性、加工专用品质等综合性状优良的中嘉早17。


中嘉早17早稻田。中国农业科学院供图


中嘉早17于2008年通过浙江审定、2009年通过国家审定后,在长江中下游65个县市机插、抛秧、直播、移栽等多种栽培模式均表现高产稳产,2010年农业部认定为超级稻品种,2010年至2016年连续七年被农业部推荐为主导品种,2013年起连续5年是全国推广面积最大的籼稻品种,2015年其应用1028万亩,是1991年来唯一单年应用超千万亩的早稻品种,约占长江中下游早稻面积20%,成为南方籼稻区名副其实的“当家花旦”。至2019年底,中嘉早17全国已累计推广6532万亩,增产稻谷21.3亿公斤,农民增收55.26亿元。


中嘉早17在历次区试和生产试验中均表现为增产幅度大、高产、稳产、抗病,国家区试和生产试验分别比对照增产9.12%和14.71%。中嘉早17整精米率高达66.7%,比一般籼稻高15个百分点,高直链淀粉含量(25.9%)、长胶稠度(77mm),其生产的直条米粉和湿米粉,加工品质优良,尤其是断条率低,干米粉仅为1.8%,鲜米粉为8%,远优于干米粉≤5%和鲜米粉≤20%的规定标准,干米粉烹饪损失率低,仅为5.3%,优于标准规定的≤8%。

 

值得注意的是,中嘉早17的胶稠度长、直链淀粉含量高,加工出来的米粉弹性好、不断条、不糊汤,而且也不会因为汤汁浸泡而涨糊,具有极优的米粉加工特性。中嘉早17凭着“好加工”,尤其是米粉加工方面的特性优势,显著提升了商品价值,迅速风靡南方稻区,2009年,以652.26公斤的百亩示范方平均产量和704.35公斤的最高亩产刷新了浙江农业吉尼斯早稻百亩示范方纪录。中嘉早17和嘉育253作为亲本材料被广泛利用,不完全统计,已有30个衍生早稻品种通过审定,衍生品种推广3573万亩,社会经济效益显著。该成果解决了米粉加工优质专用粮的原料短缺问题,为我国早籼稻多用途开辟了新途径。

 

新京报记者 赵利新

编辑 张树婧 校对 付春愔