“綠色超級稻”：突破呼之欲出

“少打農藥、少施化肥、節水抗旱、優質高產。”9月22日，第13屆國際水稻功能基因組大會在華中農業大學召開。中科院院士、華中農業大學教授張啟發在接受記者采訪時，又一次提到綠色超級稻的“十六字方針”。

得益于國內水稻科學家在基因功能研究方面20余年的積累，綠色超級稻在應用推廣上優勢明顯。“它所倡導的資源節約和環境友好，也逐漸成為國家兩型農業的一個縮影。”張啟發總結說。

據華中農業大學教授、綠色超級稻項目首席科學家余四斌介紹，近年來，一批具備綠色超級稻性狀的新品種已在湖北、安徽、四川、廣西等地累計推廣應用近4000萬畝，取得了良好的經濟和社會效益。

解碼水稻天書

水稻的重要性不僅僅在于它是世界上三分之一人口的主食，還在于它已成為植物生物學研究中很重要的模式植物。對農業科學家而言，研究好了水稻，其他禾本科作物的秘密就迎刃而解了。

然而，水稻的全部基因排列宛如一部天書，功能基因的鑒定就是對其詞義的破譯和字典的編撰。解碼“水稻天書”也是當前水稻學界最為艱深、競爭最為激烈的領域。

“每一個基因的解碼，都意味著人類對水稻天書認識又前進了一步，同時也為水稻遺傳改良增添了新的知識和基因資源。”張啟發說。

數據表明，以水稻為題檢索近10年間各個國家發表的SCI論文數，中國以6875篇居首位。而根據《自然》集團發布的涵蓋68種高質量學術期刊的自然指數，在這10年間，中國在這68種高質量學術期刊中共發表水稻研究論文117篇，位居世界首位。

作為國內水稻研究的重鎮，華中農業大學的水稻團隊共成功分離克隆了控制水稻產量、品質、抗旱、抗病、雜種優勢利用等性狀共100多個重要功能基因，是國際上克隆作物基因最多的單位之一，這些成果登上了包括《科學》在內的一系列世界頂尖學術期刊上。

第三次育種突破

在過去半個世紀里，中國的水稻育種實現了兩次重要突破，成為世界范圍內第一次“綠色革命”的重要組成部分。

第一次是上世紀60年代矮化育種的成功，把水稻產量提高了20%～30%；第二次是上世紀70年代中期雜交水稻的研究成功，水稻產量在矮稈良種的基礎上又增長20%左右。

兩次突破很好解決了中國等發展中國家的溫飽問題，但隨之暴露出的問題也逐漸尖銳起來：化肥、農藥的大量使用，土壤退化，環境問題突出。

張啟發認為，“第二次綠色革命”的基本出發點就是要逆轉第一次綠色革命所帶來的負效應。通過具有新的優良性狀的品種培育和技術推廣，減少化肥、農藥、水及勞動力的投入，做到資源節約、環境友好。

對此，中科院院士李振聲提出“要為第二次綠色革命準備基因資源”，得到了水稻科學家們的一致認同，水稻育種的第三次突破呼之欲出。

隨后，張啟發開始提出了綠色超級稻的設想，中國農科院研究員黎志康、上海市農業生物基因中心羅利軍等人也相繼發表文章，從不同層面論述“綠色超級稻”的元素和技術路線。

黎志康認為，綠色超級稻的研發是一個復雜的系統工程。可以采用兩步走的策略培育綠色超級稻新品種：第一步，通過育種，將種質資源中的大量綠色性狀有利基因導入優良的遺傳背景中；第二步，將這些導入系或近等基因系相互雜交，實現基因聚合，培育聚合大量優良基因于一體的綠色超級稻。

綠色超級稻的實踐

據余四斌介紹，中國“綠色超級稻”計劃，從設想的一開始，就擬訂了針對中國糧食安全、水資源及生態環境保障的目標。

2010年，國家“863”計劃重大項目綠色超級稻新品種選育啟動。在項目支持下，我國多個水稻科研機構通力合作，利用水稻功能基因組的研究成果，開展新品種選育，成功培育出一批具備抗病蟲、節水抗旱、養分高效等“綠色”特性的新品種或品系。

    實踐表明，在湖北省團風縣和武穴市的推廣應用中，由廣東省農科院選育的新品種“黃華占”具有少打農藥、少施化肥、節水抗旱等特點，經測算，每畝可節本增效約444.5元。

目前，由中國科學家倡導并研發的綠色超級稻得到了比爾和梅琳達·蓋茨基金會的青睞，通過“為非洲和亞洲資源貧瘠地區培育綠色超級稻”項目，將綠色超級稻的技術和新品種輸出到有需要的亞非國家，解決世界糧食危機。

“綠色超級稻的性狀還須不斷優化。”談到挑戰，張啟發認為，綠色超級稻的最終目標應該是不打農藥、不施化肥，但是現階段的技術還無法實現。

    要實現這一目標，就意味著他和他的團隊需要破譯更多的水稻基因。“我們想要編譯一本水稻基因的字典，現在可能還不到十分之一，這是一個停不下來的工作。”張啟發說。(魯偉)