-18℃的低溫種子庫裡保存著44.3餘萬份各類作物的種質資源。 楊娜/攝
編者按
對國人來說，雜交水稻是個耳熟能詳的名詞。倘若從20世紀70年代開始推廣算起，雜交水稻伴隨我們走過了40年的風雨歷程。其產量藉助科技之手不斷創新高，為填飽國人肚子，雜交稻可謂勞苦功高。隨著科技的進步，雜交稻的科技含量也在不斷創新，比如，口感和產量兼得在今天成為新的科研成果。從吃飽到吃好，水稻的求索路上，科技故事知多少？農作物品種如何在實現「新舊更替」的過程中保證可持續發展？我們請來中國農科院和國家種質庫兩位專家為讀者做一簡單科普。
■ 中國婦女報·中國婦女網記者 楊娜
民以食為天，食以稻為先。我國65%以上人口以稻米為主食。雜交水稻研發捷報頻傳、產量不斷提高，「雜交水稻之父」袁隆平獲頒「共和國勳章」、水稻遺傳學家盧永根事跡成為報章熱點，對兩位國寶級的水稻院士的動態追蹤，一時帶熱了水稻育種的相關話題。日前，中國婦女報·中國婦女網記者採訪了中國農科院作物科學研究所水稻分子設計技術與應用創新團隊首席專家徐建龍研究員和國家種質庫陳曉玲研究員。
產量功臣：解決吃飽問題
當前，中國的雜交水稻種植技術已經從國內推廣到亞非不少國家。那麼，我國種植的水稻除了大家廣泛熟知的雜交水稻，還有其他品種嗎？
「現在種植的水稻有雜交稻和常規稻兩種。」徐建龍告訴記者，常規稻是可以留種的，也就是說，通過選育、提純保持本品種的特徵特性不變，農民頭一年種完可以留種下一年繼續種。雜交稻是將兩個常規水稻品種雜交（其中母本為不育系，父本為恢復系），由於雜交第一代優勢很強，每年都用它的第一代種子，但不宜再留種。如果雜交稻留種再種，性狀從第二代起會分離，「比如長得高高矮矮、早熟遲熟都有；口感也會變化，出現有的好吃、有的不好吃的情況，並且產量總體也會下降。」
為什麼要發展雜交水稻？徐建龍介紹，在推廣現代育種技術之前，老百姓種的叫農家品種，是農民自己選出來的品種，一般稻稈比較高，風一來容易倒伏。其生育期長，一年只能種一季，產量低，一畝能產300斤~400斤左右。二十世紀六十年代採用雜交育種技術，引進矮稈基因將農家稻從高稈變矮稈，育成稱之為「綠色革命」的半矮稈水稻品種，從而解決了容易倒伏的問題。半矮稈品種就可以多施肥，因此產量高；其生育期也短，每年可以種早晚兩季。因此，從高稈到半矮稈，水稻產量每季大概提高了15%以上。同樣一塊地每年的總產量就提高很多。
「有一點需要強調一下，常規稻也是通過雜交技術來培育的，而雜交技術與雜交稻不是一個概念。雜交稻是利用雜種一代的品種，是將不育系作母本，與恢復系雜交制種產生的雜種用於生產。」徐建龍補充道，「而對常規稻而言，從高稈變半矮稈，其本身其實還是常規稻，只不過是通過雜交手段把高稈變為矮稈、感病變為抗病、低產變為高產，育成優良性狀比較多的一個品種。」徐建龍告訴記者，我國最早的矮稈水稻品種是農民在田裡選出來的，當時雖然是矮株，但可能不抗病、產量不高，育種專家再通過找到抗病高產的品種與其雜交，將各種想要的優良性狀集中到一個品種上去，便育成了更優良的常規稻品種。
我國雜交稻的推廣從二十世紀七十年代開始。到2015年左右，我國水稻種植面積約4.5億畝，雜交稻面積大概佔了51%左右，常規稻種植面積大概49%。而現在雜交稻種植面積下降到了約2億畝，常規稻種植面積增加到了約2.4億畝左右。常規稻種植面積超過了雜交稻。「以前，提高糧食產量是首要任務，雜交稻每畝產量大概比常規稻高15%~20%；解決了溫飽後，現在老百姓強調的是米質和口感，目前的雜交稻總體上沒有常規稻好吃。加上近年來生產上大面積使用機械插秧和直播，每畝用種量大，使用常規稻要比雜交稻節省種子成本。所以，現在優質的常規稻種植面積在不斷增多。」徐建龍說。
技術再進步：雜交稻也可以育出好口感
稻米的好吃和產量真的不可兼得嗎？答案是令人高興的。雜交稻並沒有停留在不好吃的階段止步不前。目前，雜交稻通過育種專家的不斷改進，也有好吃的。比如廣西、廣東一帶就育成了不少穀粒細長型、口感好的「絲苗米」。通常，好吃的雜交稻畝產量會比以前口感差的雜交稻低，但是比優質常規稻畝產量則要高。
水稻的優質、抗病、抗旱等性狀都是由其基因控制的，可以通過各種手段把好的基因轉移到同一個個體上去，培育出想要的理想品種。雜交是最常用的方法。「比如說，一種是『好吃不抗病』的品種，另一種是『抗病不好吃』的品種，將兩個品種種雜交，可以選出『好吃又抗病』的品種。」徐建龍說。針對那些容易將雜交技術與轉基因技術混淆的「科技小白」，他說，雜交水稻並不是轉基因產品。「轉基因產品是指水稻本身沒有這種基因，而把其他物種的功能基因導進水稻裡來，是跨物種的。同為水稻但不同品種的水稻之間雜交不叫轉基因。」
「棄而不用」的作物品種，有專庫留存
通過育種技術，農作物品種不斷「新舊更替」，那麼，原先的作物種子是不是因為不再種植而徹底「滅絕」了呢？其實不是這樣的。徐建龍告訴記者，以水稻為例，無論是農民早期種植的農家品種，還是變成矮稈以後的常規品種，「所有審定的品種，在國家種質庫裡都有留存。」
為了安全保存農作物種質資源，我國創建了以國家作物種質庫（簡稱「國家庫」）為核心的長期庫、復份庫、中期庫、種質圃、原生境保護點相配套的種質保存體系，包括國家種質長期庫1座、復份庫1座、中期庫10座、種質圃43個、原生境保護點205個。保存2114個物種的農作物種質資源50萬餘份，位居世界第二。
國家庫研究員陳曉玲介紹，國家庫於1986年建成，總建築面積3200平方米。到目前為止，國家庫已低溫保存水稻、小麥、玉米、大豆等374種作物（877個物種）44.3萬餘份資源，以試管苗方式保存菊芋、山藥、香蕉等40種無性繁殖作物（60個物種）資源537份，超低溫保存蘋果、桃、桑等17種無性繁殖作物（29個物種）資源623份。目前我國保存的作物種質資源80%是本土資源。種子保存溫度-18℃，相對溼度<50%，種子初始發芽率≥85%，種子含水量5%～8%，在該條件下多數作物種子安全保存壽命可達50年以上。
那麼，國家為什麼花人力、物力、財力留存這些不種的種子呢？「保種。舉個例子來講，對於某個品種，如果農民不再種了，也沒有收集保存，這個品種就永久消失了。而把種質收集保存在種質庫就保住了。這樣，在未來需要用到這個品種的時候，就可以在國家庫裡找到。」陳曉玲說。
國家庫已累計向全國約1600多個單位提供了26萬餘份農作物種質資源。一個收集自雲南德宏州芒市遮放鎮的地方水稻品種，名曰「毫秕」，其米飯香軟、冷不回生，是「遮放貢米」的一種。二十世紀六七十年代，隨著高產矮稈水稻大面積推廣，種毫秕的人越來越少，幾乎絕跡。「毫秕」種子則被國家種質庫保存下來了。生產上已經絕種40年後，經從種質庫引種，如今已形成了雲南遮放地區優質稻米品牌。「如果40年前沒有收集入種質庫保存，它可能就絕種了，今天就再也吃不到『遮放貢米』的米飯。」陳曉玲說。
「從育種科研的角度也需要留存這些種子。」徐建龍說。因為不同的品種有不同的基因，好的基因需要通過鑑定才能發掘出來。「比如，一個品種有很好的抗病基因，沒發病時，你看不出它有抗病基因。但是，如果把它拿到病區去種植，發現這個品種抗病，那我們就可以通過育種技術手段把這種抗病基因找出來。等到育種需要這種抗病基因時就利用起來了。」
陳曉玲介紹，現有國家庫已飽和，無法滿足我國作物種質資源事業發展的需求。今年2月動工的國家作物種質庫新庫正在施工中，新庫保存容量為150萬份（低溫種子庫110萬份、試管苗庫10萬份、超低溫庫20萬份、DNA庫10萬份），將滿足今後50年全國作物育種、基礎研究、產業發展等方面的需求。