在水稻起源之地，先進(jìn)的基因組技術(shù)可能將徹底改變這種古老作物的未來。中國(guó)科學(xué)家如拼搭樂高積木般，將超高產(chǎn)、品質(zhì)改良和抗性提升等優(yōu)秀基因“模塊”“組裝”成了一種前所未見的超級(jí)水稻。
　　10月31日，在江蘇省沭陽(yáng)縣青伊湖農(nóng)場(chǎng)，名為“嘉優(yōu)中科1號(hào)”的超級(jí)水稻迎來了豐收。研究團(tuán)隊(duì)成員、中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物研究所副研究員劉貴富正緊張地指揮著稻田的收割和測(cè)產(chǎn)。
　　他希望畝產(chǎn)達(dá)到850公斤，比當(dāng)?shù)卦耘嗟闹饕痉N產(chǎn)量高30%以上。在自然種植的條件下，達(dá)到這一畝產(chǎn)目標(biāo)是巨大的挑戰(zhàn)。測(cè)產(chǎn)結(jié)果讓他喜出望外：不管是傳統(tǒng)手插秧，還是更節(jié)約人力的直接播種，平均畝產(chǎn)都達(dá)到了900公斤以上。
　　目前，“嘉優(yōu)中科1號(hào)”正在各地大面積推廣。該研究課題負(fù)責(zé)人、中科院院士李家洋說，這一突破性技術(shù)育成的新稻種具有引領(lǐng)作用，對(duì)指導(dǎo)未來作物遺傳改良、保障國(guó)家糧食安全具有重大戰(zhàn)略意義。
　　“最關(guān)鍵”的基因
　　按當(dāng)?shù)剞r(nóng)時(shí)，“嘉優(yōu)中科1號(hào)”算一季中稻，在此地試種頗有深意：雖然這種新水稻適宜在長(zhǎng)江中下游地區(qū)種植，但科學(xué)家特意將種植區(qū)域北移，以驗(yàn)證它在水稻生長(zhǎng)期較短的地區(qū)，其優(yōu)點(diǎn)能否充分發(fā)揮。
　　結(jié)果令人滿意：在寒流到來之前，它已和現(xiàn)有稻種相繼成熟?？雌饋?，它們株高適中，葉片挺拔，稻籽已然金黃，但莖稈還是青色，用行家的話說，這樣能“抗早衰、抗倒伏”。
　　“分子模塊設(shè)計(jì)”神奇在何處？李家洋說，在“分子模塊設(shè)計(jì)”育種技術(shù)下，培育水稻就像“設(shè)計(jì)一個(gè)工業(yè)產(chǎn)品”。
　　劉貴富說，該方法的科學(xué)基礎(chǔ)是多數(shù)農(nóng)作物的經(jīng)濟(jì)性狀，比如高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效等，都受到多個(gè)基因的調(diào)控，并具有“模塊化”特性?？茖W(xué)家通過解析這些基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制、彼此作用的模式，可以將它們統(tǒng)籌“設(shè)計(jì)”在一起，讓雜交、選種過程變得有目標(biāo)、可預(yù)見，育種效率獲得“革命性”的提高。
　　“最讓我高興的是，我們找到了最關(guān)鍵基因?！崩罴已笳f，這種名為理想株型的分子模塊(IPA1-2D)可以讓株型更優(yōu)質(zhì)?！扒o稈更粗壯，穗子大、谷粒大，這是高產(chǎn)最重要的性狀?！?br/>　　“跟轉(zhuǎn)基因無關(guān)”
　　當(dāng)前，一個(gè)基因(技術(shù))就意味著一個(gè)產(chǎn)業(yè)。在未來的農(nóng)業(yè)生物改良中，相關(guān)基因和關(guān)鍵技術(shù)的突破將帶來難以估量的經(jīng)濟(jì)效益。
　　近年來，歐洲、美國(guó)、澳大利亞等國(guó)家紛紛出臺(tái)國(guó)家級(jí)研究計(jì)劃，在農(nóng)業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域展開競(jìng)爭(zhēng)。
　　中國(guó)政府高度重視農(nóng)業(yè)生物技術(shù)發(fā)展。“嘉優(yōu)中科”系列新品種背后，就是中國(guó)科學(xué)院13項(xiàng)戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)(A類)之一“分子模塊設(shè)計(jì)育種創(chuàng)新體系”，其定位是“解決關(guān)系國(guó)家長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的重大科技問題”。
　　李家洋說，“分子模塊設(shè)計(jì)”育種技術(shù)與轉(zhuǎn)基因無關(guān)。因?yàn)?，它不存在基因剪輯，也沒有引入外來基因等，而是在水稻天然基因里篩選“優(yōu)質(zhì)”基因，然后利用“分子模塊設(shè)計(jì)”育種技術(shù)，極大提高了育種精準(zhǔn)度和效率。
　　劉貴富舉例說，在常規(guī)育種里，雜交后的新稻株要等到在田里生長(zhǎng)后，科學(xué)家才能用肉眼“海選”出想要的性狀植株。但是現(xiàn)在，哪怕還是青青的小苗，只要做一次基因檢測(cè)，就能“鎖定”想要的那一棵。
　　“此外，轉(zhuǎn)基因技術(shù)主要是針對(duì)少數(shù)單基因控制的性狀改良，難以培育針對(duì)復(fù)雜性狀改良的突破性新品種?！眲①F富說，“因此，新一代育種理論和技術(shù)體系是現(xiàn)代種業(yè)發(fā)展的迫切需求。”
　　育種技術(shù)“升級(jí)換代”
　　長(zhǎng)江中下游地區(qū)自古是中國(guó)水稻的主產(chǎn)區(qū)之一。考古證實(shí)，這里人們稻作的歷史可以追溯到1萬(wàn)年前，水稻的馴化和傳播正起源于此地。如今，水稻的未來可能也將被中國(guó)人率先改寫。
　　李家洋說，“分子模塊設(shè)計(jì)”育種是世界作物遺傳改良領(lǐng)域最先進(jìn)的技術(shù)，這意味著“中國(guó)科學(xué)家已在現(xiàn)代育種理論研究方面躋身世界前列”。
　　20年來，長(zhǎng)江中下游主產(chǎn)區(qū)在高產(chǎn)栽培的條件下，水稻產(chǎn)量進(jìn)入了一個(gè)緩慢增長(zhǎng)期，存在著品質(zhì)較差、抗病性弱、主栽種品種退化嚴(yán)重等問題，由此也帶來了抗生素和農(nóng)藥濫用等一系列問題。
　　劉貴富從事了30多年的田間育種工作。在他看來，產(chǎn)量和早熟、優(yōu)質(zhì)、抗病蟲等優(yōu)良性狀之間一直存在著很大矛盾。而“分子模塊設(shè)計(jì)”育種可以精確改良缺點(diǎn)，聚合多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，是育種技術(shù)的一次“升級(jí)換代”。
　　那么，是否意味著傳統(tǒng)育種技術(shù)將要被替代了呢？劉貴富說，“分子模塊設(shè)計(jì)”育種技術(shù)目前還需要與傳統(tǒng)育種方法相結(jié)合，“比如在親本材料間雜交、后期材料表型的鑒定等環(huán)節(jié)，兩者是共通的?！?br/>　　在試種的過程中，當(dāng)?shù)氐姆N糧大戶發(fā)現(xiàn)，與當(dāng)?shù)刂髟缘痉N相比，“嘉優(yōu)中科1號(hào)”的生長(zhǎng)周期稍有縮短或相仿，產(chǎn)量明顯增加，但化肥和農(nóng)藥總量卻沒有增加。
　　這是最讓劉貴富高興的事：“任何育種技術(shù)要保障糧食安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，歸根到底離不開農(nóng)民。只有農(nóng)民愿意種、讓農(nóng)民獲得很好的經(jīng)濟(jì)效益，這樣的新品種才有意義?！?/div>