挺入大沙漠,種進鹽鹼地,這種水稻是如何化腐朽為神奇的?

2020-11-24 網易新聞

出品：科普中國

製作：畢坤（中國農學會）

監製：中國科學院計算機網絡信息中心

近日，各大新聞網站爭相報導，由袁隆平「海水稻」團隊和江蘇省農業技術推廣總站合作試驗種植的耐鹽水稻，在江蘇如東栟茶方凌墾區進行測產，「超優千號」耐鹽水稻的平均畝產量達到802.9公斤，專家表示這創下了鹽鹼地水稻高產新紀錄。海水稻因為其耐鹽鹼的神奇特性，備受社會各界關注。

那麼什麼是海水稻呢？海水稻又是如何被發現的？

海水稻：沙漠變綠洲的先鋒戰士

海水稻，是耐鹽鹼水稻的形象化統稱，因其能夠在海邊灘涂等「海水經過」的鹽鹼地生長而得名。只聽名字，可能會有人以為海水稻是生長在大海裡的水稻，其實，海水稻只是不懼怕海水的短期浸泡。

一般地，普通水稻種子在鹽度超過0.3%的鹽水中無法發芽，植株無法吸收水分，會因脫水而死。海水稻剛好相反，在0.9%-1.2%濃度的鹽水中都可以正常發芽。海水漲潮時，水稻秧被海水淹沒三四個小時都沒有問題，退潮後海水稻長勢更快。

△重度鹽鹼土地與海水稻

圖片來源：新華社記者 高晗

本是寸草不生的鹽鹼地、沙漠，海水稻卻有可能成為使沙漠變青山的先鋒戰士。這是為什麼呢？

眾所周知，生物的性狀主要由基因決定。據全基因組測序與比較轉錄組分析，通過與89個國家的3000個水稻品種基因組資料庫序列比較發現，海水稻是一個相對古老的秈稻亞種，獨有變異64869個，並存在大量鹽誘導基因。這種獨特的基因，可以幫助海水稻在鹽鹼環境中茁壯成長。

經觀察，海水稻根系格外發達，根深可達30-40釐米。植株比普通水稻要高大許多，成熟後的稻穗長度可達23釐米。有這些特殊的生理構造，海水稻不僅耐鹽鹼，還具有抗澇、抗病蟲害、抗倒伏等優良特性。因此，在生長過程中，它不需施用肥料、農藥，所產稻米雖呈胭脂紅色，卻是真正的綠色食品。

△海水稻

圖片來源：澎湃新聞記者 鄭朝淵

海水稻的稻穀具芒刺，對果實起保護作用，這是很明顯的野生稻特徵。而海水稻，正是從一株野生稻的意外發現開始的。

海水稻是如何被發現的？

資料顯示，國際上開始研究培育耐鹽水稻品種，還要追溯到90年前，斯裡蘭卡發現強耐鹽地方品種Pokkali。1944年至1945年，印度制定了耐鹽水稻的雜交育種計劃，推廣水稻耐鹽品種Kala Rata l-24和Bhura Rata 4-10、孟加拉培育耐鹽水稻品種BRI、BR 203-26-2、Sail等。1970年以來，國際水稻研究所（IRRI）從9000份水稻品種和家系中，鑑定出10份耐鹽品種，包括Pokkali、Getu和Nona Bokra等材料，為水稻耐鹽性品種選育提供了技術儲備，並在1979年提出了水稻耐鹽鑑定標準和方法。此外，巴基斯坦、日本、美國、英國、澳大利亞等國也相繼展開了水稻的耐鹽性研究。

我國在耐鹽水稻的研究方面起步較晚，始於1981年召開的「全國稻麥抗鹽鹼協作會議」，「七五」期間把稻種資源的耐鹽鹼性鑑定作為國家科研項目，並開展全國協作。

近年來，媒體上颳起的海水稻風暴，源於廣州湛江的陳日勝。1986年，林果專業畢業的陳日勝隨羅文列教授在湛江遂溪縣虎頭坡開展海灘紅樹林資源普查時，在蘆葦地裡無意間發現一株野生水稻，並細心取下那株野生海水稻的522粒種子，從此開啟了一條與海水稻交織在一起的人生道路。

△陳日勝在海水稻試驗田中

圖片來源：中新網

陳日勝從零學習水稻選育，由於試驗周期長，花了5年時間最終選育定型名為「海稻86」的新品系。1992年起，陳日勝不斷培育並將海稻86推廣到全國各地的鹽鹼地上試種，範圍逐漸擴大到3000畝，畝產從50千克增長至150千克。2014年，經農業部組織水稻專家現場考察，海稻86被一致認為是一種特異的水稻種質資源，具有很高的科學研究和利用價值。陳日勝默默耕耘近30載，終於天下皆知。

「雜交水稻之父」袁隆平院士在考察過海水稻後，致信時任科技部長萬鋼，稱海水稻具有極高的科學研究和利用價值，不亞於雄性不育野生稻。他整合各方面資源，牽頭成立青島海水稻研究發展中心，將耐鹽鹼水稻推廣到高海拔的青海省格爾木市、杜拜熱帶沙漠地區等不同生態區，並結合水稻雜交技術，將海水稻畝產提高到600千克。

海水稻的價值與未來

海水稻可以利用鹽鹼地等傳統不可利用土地，一定程度上保障糧食安全，可有效應對糧食安全面臨的嚴峻挑戰。據聯合國糧農組織預計，全球仍有8.2億人遭受飢餓，而9.5億公頃鹽鹼地沒有得到充分利用。據測算，中國有2億畝鹽鹼地具備種植水稻潛力，若種植海水稻畝產250千克，可增產糧食5000萬噸，將多養活約2億人。

△工作人員收割海水稻

圖片來源：澎湃新聞記者 劉霽

多地實驗表明，通過連續3-5年種植海水稻，可以將鹽鹼地改造成為可供普通作物耕種的土地。有的地方通過種植海水稻，改變了鹽鹼地區域小環境，甚至引來了白鷺等鳥類棲息，一定程度上恢復了生物多樣性。

目前，雖然經過基因組測序，填補了海水稻分子研究的空白，為耐鹽新品種的培育奠定分子基礎，但是耐鹽機理具體是什麼，還有待科學家們對海水稻基因進行深入分析。隨著耐鹽程度的提高，目前仍存在爭議的海水稀釋灌溉問題，應會在一定程度上得到解決。

包括作物在內的植物

都是地球上獨一無二的存在

它們的出現都為整個地球

增添許多色彩

走近它們你會發現

原來每一方細小之間

都有它們施展的天地

儘管看上去微不足道

但它們就是這樣

生存下來的

植物學家的視線在哪裡？

籬笆之內？沃土之間？

還是溫室之中？其實都不是

植物學家眼裡好玩的東西

遠比大家想像的大得多

路邊的綠化帶

公園裡的花圃

桌上的插花瓶

原野中的山峰、溼地和池塘

處處都是植物學家的苗圃

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