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分子育种将优势聚合
作者:     文章来源:     发布于:2017-11-22     阅读量:1800
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  深秋,江苏沭阳县青伊湖农场,沉甸甸的稻穗压弯了枝头。这片金色的“海洋”,是中科院遗传与发育生物学研究所李家洋研究组的试验田,在这里,他们培育的水稻新品种——嘉优中科1号正等待收割。

  “平均亩产911.3公斤,这一运用‘分子模块设计’技术育成的水稻新品种,对引领我国育种技术体系的升级换代,保障我国粮食生产安全,具有重大的现实意义。”实收测产结束,江苏省农业委员会副主任张坚勇如是评判。
  长江中下游稻区是我国重要的水稻主产区,历史上一直是水稻育种水平和生产水平非常高的地区。但近20年来,该地区水稻产量进入缓慢增长期,究其原因,主要是产量与早熟、品质、抗病虫和抗逆性等其他优良性状之间存在难以调和的矛盾。比如,高产的往往品质差、抗虫害能力低;反之,这些性状好的水稻往往又不高产。
  是否存在水稻质与量的“黄金分割点”?这是科学家们探索了几十年的问题。然而长期以来,常规育种面临育种周期长(一般需10年以上)、品种间遗传多样性狭窄、效率较低等问题,很难选育出突破性优异品种。
  “分子模块设计,简单说即分子育种。”李家洋解释,不同品种的水稻有不同的特性,有的抗倒伏,有的抗虫,有的更高产……这些特性通常由某些基因决定。可到底是谁在某一方面拥有与众不同的优势?“分子模块设计育种”就是通过基因分析找到水稻基因和性状的对应关系,按照需求的不同,将优势聚合,“设计”出不同的水稻新品种。打个比方,常规育种好比在相亲时海选,分子育种则是从经过层层筛选之后的优秀“对象”里选择。
  但这并不是转基因技术。中科院遗传发育所副研究员刘贵富说,转基因技术是通过基因转化技术将外源基因转到待改良或目标材料中,而分子模块设计育种中所需要的基因都是水稻基因,只是通过分子技术手段进行检测,来决定哪些基因是科学家们育种需要的、哪些基因是不需要的。
  “与常规育种技术相比,这一育种新方法克服了育种周期长、偶然性大和育种效率低下等缺点,可以对当前应用的品种缺点进行精确改良,更容易实现多个优良基因(性状)的聚合。”李家洋说。有关研究成果表明,利用该方法,每一代的杂交育种周期有望从现在的8年缩短至3到5年。
  精准“发力”,利用嘉恢306恢复系作为底盘品种,导入理想株型分子模块、抗稻瘟病分子模块和早熟模块,研究组选育出了优良恢复系——中科嘉恢1号,并同不育系嘉66A配制育成嘉优中科1号。2016年,嘉优中科1号在江苏沭阳进行了万亩连片示范片种植,获得巨大成功:2016年11月3日,江苏省农委组织专家实测900亩,平均亩产843.4公斤,比当地主栽品种每亩增产200公斤以上。按每公斤稻谷2.8元计,在不增加任何成本的情况下,每亩可以增收560元以上。
  不仅如此,采用了分子模块设计育种技术的嘉优中科1号还具有更加理想的株型株叶形态:苗期起发快、株高适中、植株紧凑、生长清秀、分蘖力中等、成穗率较高、剑叶挺拔直立、穗大粒多、结实率较高、谷粒金******、成熟一致、熟期转色好、抗倒性强,且田间调查表现病害轻。
  高产、多抗、早熟、矮秆抗倒。“嘉优中科1号既实现了超高产和抗性提升的完美结合,又实现了种植区域北移,在长江中下游地区有着广阔的推广前景,未来可在长江以北作一季中稻,在长江以南作单季晚稻或连作晚稻。”专家们表示。
  李家洋透露,目前研究组已经育成了嘉优中科1号、2号和3号三个杂交粳稻新品种,并分别通过2016年上海市、江西省和浙江省审定,同时嘉优中科系列后续新组合也正在参加不同省份的区试。




科技指导


突破“稻谷黄金”生产技术瓶颈


  多年来制约我国稻米油发展的原因之一是米糠易酸败变质难保存,如今这一问题被突破——金龙鱼母公司益海嘉里开创了分散保鲜、集中制取、集中精炼的全新稻米油生产模式。
  稻米油以其均衡的营养比例,拥有“稻谷黄金”美誉,是世界卫生组织推荐的健康食用油。在稻米生产大国日本,米糠的利用率近100%。稻米油成为日本中小学生营养午餐的指定用油。我国上世纪80年代在全国范围内开展了以推广米糠和玉米胚芽榨油为代表的增产油脂工作,成效显著。但之后因多种原因没能持续,致使我国目前米糠利用率不到20%。大部分米糠作为饲料使用,甚至作为废料抛弃。数据显示,2015年至2016年度,我国食用油自给率仅为32.3%。
  专家认为,作为稻谷生产和消费第一大国,我国米糠副产品营养价值和资源效益没有得到充分发挥。如果全国年产2亿吨水稻副产品米糠全部用来榨油,相当于约1300万吨大豆出油,等于为国家节约了1.1亿亩大豆种植耕地,将大大提高中国食用油自给率。而且,发展稻米油产业,是在不与良田争地的情况下提高我国食用油自给率的有效途径之一。因此,积极发展稻米油产业是食用油加工行业供给侧结构性改革的必要之举。
  目前,制约我国稻米油发展的原因主要有3个方面:一是我国稻米加工企业小型分散,米糠集中难;二是米糠易酸败变质,保存技术等问题不易解决;三是支持稻米油产业发展的政策措施力度不够。
  当前,技术瓶颈已经突破。据介绍,益海嘉里公司开创的全新稻米油生产模式,运用了6小时膨化保鲜、低温萃取,以及国际上先进的绿色酶法脱胶等一系列先进生产工艺技术,使天然谷维素、维生素及甾醇等谷物活性营养物质得以最大程度保留。
  米糠制油是益海嘉里水稻循环经济的重要环节。从2006年进入水稻加工领域起,益海嘉里就着手研发水稻综合利用新模式,10年来累计投入已达到数十亿元,逐步构建了“订单种植—精深加工—产品名牌化—副产品综合利用—高科技产品研发”的新型循环产业模式。通过订单基地保证了水稻品种的纯正和金龙鱼大米的质量;同时自主研发米糠保鲜技术,从米糠油副产品和米糠粕中提取的脂肪酸、米糠蜡、米糠脂、谷维素、阿魏酸等多种高附加值产品广泛应用于食品专用油脂、油脂化工、化妆品等行业;同时还实现了稻壳燃烧发电,稻壳灰制取活性炭和白炭黑。
  2017年4月,益海嘉里旗下益海(佳木斯)粮油工业有限公司被国家发展改革委正式批准为“国家水稻加工循环经济标准化试点”单位,这是全国水稻加工行业唯一一家试点企业,标志着这一全球领先的水稻循环经济模式已经纳入国家绿色发展规划。“将之完善和推广将有利于我国稻谷加工及稻米油产业可持续发展。”中国粮油学会理事长张桂凤说。
  益海嘉里水稻循环经济模式真正实现了从传统粗放型大米加工模式向精深加工、副产品高效节能利用的“吃干榨净”式加工模式的转变,提高农民种稻收入的同时,也提升了稻米产品的附加价值,实现了订单农业、农产品精深加工、品牌产品销售及服务于一体的三产融合。如今,益海嘉里水稻循环经济模式中米糠利用率已经达到60%至70%,大大高于全行业米糠利用率的平均比例。




科技信息


无人机助力胡萝卜种植 节本增效提质


  “从航拍******来看,地里的胡萝卜长势都很均匀,今年的管理效果还不错。”近日,在山东省广饶县乐安街道西十里堡的一片胡萝卜地上方,一架无人机在机械操作手遥控下“喷云吐雾”,时而低空飞行,时而变换着高度、速度与方向。在不远处的办公室里,26岁的张永富在电脑上仔细分析着无人机拍下的每一张******,他就是这片农场的“当家人”。引进无人机这样的高科技产品参与农场管理,对张永富来说已非新鲜事儿。
  谈起首次接触无人机,张永富打开了话匣子。2014年年底,刚刚踏出校园不久的张永富回到老家,从父亲张明亮手中接过上千亩土地,注册成立了东营富兴家庭农场,摆在他面前的头一个问题就是解决喷洒农药问题,传统的人工喷洒,一天一人只能完成10多亩的作业,上千亩土地需要20个人干四五天,病虫防治需要抓住时机,稍微耽误就可能大面积死苗,农忙时节去找这么多劳动力也非易事。经过多方打听,张永富联系到了当地一家无人机公司。利用无人机喷洒农药,这在当地引起不小的轰动,就连父亲张明亮也心怀顾虑。“使用植保无人机喷洒,1000亩土地一天时间就完成了,平均每亩地成本只花费不到10块钱,比雇人喷洒还便宜。”回忆起第一次试验,张永富依然显得有些激动。
  除了降低成本、提高效率,无人机喷洒还有更多意想不到的好处。“由于无人植保飞机飞行高度低,超低容量施药可以提高农药利用率三成以上,人、药分离,避免了施药人员中毒、中暑的危险,飞行喷药不会在田里留下辙印,也不会损坏农作物。”谈起无人机的好处,张永富如数家珍。在张永富的带动下,周边越来越多的种地大户加入到了无人机的使用中。
  经过三年的经营,张永富的农场办得越来越好,品种发展到几十种,满足了不同消费者的需求,凭借良好的品质,张永富种的胡萝卜还陆续出口到了日本、新加坡等地。

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