十七年解码“小薇”的秘密
创始人
2025-05-26 10:55:08
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  一株仅30厘米高的水稻,只有普通水稻三分之一高的茎秆,却能够支撑起饱满的籽粒,获得不亚于普通水稻的谷草比……在水稻生物育种全国重点实验室种质创新与利用课题组,这株神奇的稻子,有一个朗朗上口的名字:“小薇”。

  初夏时节,海南崖州湾南繁基地传来喜讯:由课题组培育的超矮秆新型水稻“小薇”,实现亩产410公斤。

  身在崖州湾的中国科学院院士钱前,第一时间将喜讯与位于杭州富阳的中国水稻研究所的团队成员分享,两千多公里的地理距离,没有阻碍他们同频共振的喜悦。“十年磨一剑,粒粒皆辛苦。”钱前感慨不已。

  身型矮小的“小薇”,为什么让水稻人如此振奋?它的不同凡响,要从水稻研究的特殊性说起。

  在中国水稻研究所,记者见到了课题组成员,他们年龄跨度从60后到00后,清一色皮肤黝黑、笑容灿烂。课题组组长张光恒介绍,日常研究中,他们关注的不仅是又高又壮的正常稻子,还有那些表型奇特的“非正常”水稻。

  这是因为,水稻的近4万个基因中,科学家们能“解码”的依旧是少数。“有了高度不同的水稻,就能破解矮的密码。”张光恒介绍,传统育种中,稻苗的“高矮胖瘦”只能凭借育种家的经验判断和选择,有了分子生物学的加持,就可以一窥基因的“天书”。为了探索水稻生长的秘密,课题组利用物理、化学、生物等多种方法人为干预,以触发水稻基因突变,获得更多有价值的遗传材料。

  17年前,在这个被称为“基因诱变”的过程中,课题组从粳稻“日本晴”与籼稻“9311”两个品种的诱变中发现了一株仅22厘米高的矮秆突变体。

  这引起了钱前的注意:如果一株矮秆水稻能实现正常产量,那么或许能走向立体种植,向空间要产量。

  可是,偶然出现的“小薇”有不少先天缺陷:茎秆不够健壮、穗粒也不够饱满,课题组成员开始一点点优化它的基因。“为原有的种质配型最优的调控结穗基因,让它能结出正常的穗粒;再在这个基础上,通过调控高矮的基因,我们找到了超矮秆水稻的‘黄金高度’——30厘米。”课题组副组长胡江说。

  从发现“小薇”到改良“小薇”,记录着水稻科研工作者艰辛的日常。为了寻找调控某个表型的基因,需要通过无数次诱变实验将不同性状的优异基因组合,穷尽更多的可能性。

  “做水稻研究,不存在立竿见影、一蹴而就的道理。”课题组研究员朱丽告诉记者,除了基因诱变,水稻杂交也是他们的日常工作。从一粒种子开始,抽出胚芽,长成幼苗,秧苗入土后不断拔节、抽穗、开花、结实,没有人能打扰自然的节奏。一年四季,水稻科研工作者就像农人一般,在田间地头辛勤耕作。根据富阳的气候条件,水稻杂交的最佳时机在每年8月,由于水稻开花需要良好的光温条件,最佳的授粉时机多在气温最高的中午。他们顶着40多摄氏度的高温,穿着长袖长裤和长靴,在稻丛间埋头作业,给每朵颖花去雄、给每一个柱头授粉,一粒一粒、一穗一穗地做杂交。

  “水稻的一次生命周期一般为4到5个月,一个品种的性状从分离到稳定,至少需要经历6代。”朱丽说。

  2016年、2022年,“小薇”迎来两次“高光时刻”——分别搭乘天宫二号空间实验室、中国空间站问天实验舱进入太空,探索太空植物培养的可行性。看着电视荧幕前的“小薇”,课题组老中青三代水稻人心潮澎湃。

  目前,“小薇”种质资源已经提供给包括中国科学院植物研究所、中国科学院遗传与发育生物学研究所、中国农业科学院都市农业研究所等在内的全国100多家农业科研机构。全国各地的水稻科研工作者,正在合力挖掘它的潜力。

  很快,崖州湾的南繁基地就要迎来今年的丰收。但对于水稻科研工作者而言,一年四季都是播种的良机,为了扩充、积累种质资源,他们就像一只只候鸟,除了富阳本地,在黑龙江的佳木斯和宝清、海南的陵水和三亚、重庆、河南……年复一年,他们借助不同地区的气候和种植条件优势,加快新品种的选育,追逐着太阳的脚步。

  几代人的艰辛,换来的是水稻科研进程的突破。在国家水稻种质资源中期库,5℃、0℃、-5℃三个低温冷库中,保存着8万多份种质资源。它们被装在一个个悉心编号的真空铝袋中,每个数字背后都是上万次的“排列组合”。

  如今,这里已经成为我国水稻种质资源收集、保护、研究和利用的重要宝库之一,为全国各地农业科研机构免费提供种质资源,也孕育着更多的想象与可能。

  结束采访时,我们偶遇一群行色匆匆的年轻人——他们戴着草帽、提着水桶、穿着沾满泥点的胶靴,衣袖和裤腿高高挽起。这是水稻所最常见的景象,更是水稻事业的希望所在。(记者 陈宁 林晓晖)

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