接力禾下乘凉梦
农科工作者孜孜不倦地寻求东方魔稻如何更好地为粮食安全贡献粮
记者刘紫玲、周勉、刘芳洲、张格
由于新冠肺炎疫情持续、地缘冲突加剧、自然灾害频发等复杂因素，全球粮食供应面临巨大不确定性。出于粮食安全考虑，一些国家和地区开始限制粮食出口，引起了全球对粮食危机的担忧。
5月22日是杂交水稻之父袁隆平院士去世一周年。发展杂交水稻，造福世界人民是袁隆平一生的追求和梦想。自1979年首次出国以来，被称为东方魔法水稻的中国杂交水稻在数十个国家和地区得到了研究和推广，为世界粮食安全做出了重大贡献。
粮食安全是国家的大人物。在当前的世界背景下，它也凸显了中国牢牢把工作放在自己手中的重要性。湖南省作为国家重要粮食主产区和杂交水稻大本营，具有强大的农业现代化技术和种子研究实力。如何更好地为国家和世界粮食安全提供粮食政策？研究人员一直在不懈地探索和追求……
第三代杂交:让水稻婚姻自由
袁隆平被认为是第三代杂交水稻，突破了每季亩产1200公斤天花板的关键。第一次公开生产测量是在2019年10月。虽然三优一号出现在湖南省衡阳市衡南县清竹村，但只获得了1046.3公斤的成绩，但在业内人士看来，潜力巨大，除了高产，还有更适合普通农民大面积种植的新特点。
就我们目前的技术而言，第三代杂交水稻每季亩产量达到1200公斤甚至1300公斤并不难。国家重点实验室副主任、湖南杂交水稻研究中心专家赵炳然说。
湖南杂交水稻研究中心研究员李新奇用一个特殊的形象隐喻来解释：第三代技术以遗传工程雄性不育为遗传工具。可以说，它使杂交水稻实现了真正的婚姻自由。
利用第一代技术培育出优秀的杂交水稻新品种，就像在成千上万的水稻材料中，只有A和B适合结婚B还藏在“茫茫稻海”里，若要相遇，不仅需要耗费很大的精力，还需要很多运气。到了第二代技术，A可以和所有其他水稻结婚，虽然选择面大大提高，但不能保证后代的稳定。第三代技术不再仅仅是为了A服务，理论上让所有的水稻都能找到合适的另一半，产生优秀的后代。
袁隆平多次表示，第三代杂交水稻不仅具有三系不育稳定和两系不育自由的优点，而且克服了三系不育的限制，两系不育可能导致天气生产失败和繁殖产量低，在任何地区随时稳定，种子繁殖非常简单。
如果按照普通人的标准来衡量，前两代杂交水稻更依赖肥大水，对生态环境和种植技术的要求更高。普通种植者无法轻松控制。通过专家种田获得的高产量很难完全从试验田转向生产田。
第三代杂交水稻克服了这些缺陷。衡南县农业农村局干部、清竹村基地项目负责人甘宗恒介绍，清竹村当地的种植环境并不特别，海拔不到百米，他们也没有对田里的水稻过分精耕细作，不管是播种移栽、田间管理还是病虫害防治，使用的技术和投入的精力与普通农民正常种植差别并不大。
这和我以前的农业完全一样。当地农民陈太佳已经种植水稻十多年了。当时，他参与了水稻生产测量的种植。他说，以施肥为例，施用普通氮、磷、钾肥，食欲与普通水稻每亩40公斤相似，不需要特生长的不同关键时期不需要特别照顾。
与2019年单季晚稻应考不同，2020年11月，在同一个地方，三优一号创造了第三代杂交水稻双季亩产1530.76公斤的记录。仅仅一年后，它仍然在同一个地方，并将记录提高到1603.9公斤。
普通老百姓或许会问这样一个问题：袁隆平院士的杂交水稻一季亩产量早就突破了1000公斤，把它们种两季不就超过2000公斤了吗？为何还要攻关双季亩产1500公斤？
首先，目前每亩产量超过1000公斤的品种是第一季度大米，也被称为中国大米。从我国水稻产区的一般实际和栽培模式来看，在同一耕地上，种植第一季度大米不能再种植第二季度大米。湖南杂交水稻研究中心专家李新奇表示，分离一般高于早稻和晚稻，但总之，中稻产量高于早稻和晚稻之和。
近年来，国家高度重视扩大双季稻种植面积。过去，我们常说‘吨粮田’是指双季亩产达到1吨，这在农民生产田已经实现了很长一段时间，但1吨.5吨还没有实现，所以这些测量结果对粮食安全具有重要意义。
除了尽快培育早稻品种外，第三代杂交水稻的轻简化栽培、减肥、减药、不减产等研究也在同时进行。湖南杂交水稻研究中心的老专家张玉烛说：我们越‘跳’，国家粮食安全就越强。
低镉新品种：污染地增量
由于土壤重金属污染严重，我国部分地区长期受到大米镉含量过高的困扰，不仅严重影响了农民种植粮食的积极性，而且对国家粮食质量和安全产生了深远的影响。
根据2014年发布的第一份全国土壤污染调查公报，我国土壤重金属含量总超标率为16.1%。从分布来看，南方土壤污染比北方更重要，长江三角洲、珠江三角洲、东北老工业基地等地区土壤污染问题更为突出。其中，西南、中南地区土壤重金属超标范围较大。
根治镉米，治土还是治种？
去年8月，湖南省农业科学院在洞庭湖选择土壤镉含量高达每公斤0.91毫克160亩示范田，新镉低积水稻品种试验。为了比较试验效果，示范田还在同一时期种植了普通水稻品种，采用相同的栽培管理模式。
经湖南农业学会、湖南师范大学、中国科学院亚热带农业生态研究所等单位专家现场取样，送第三方检测镉含量。检测结果为：三种低镉品种的镉含量为每公斤0.032毫克、0.032毫克、0.055毫克远低于每公斤0.2毫克国家标准。镉平均含量为每公斤0.3毫克和1.018毫克。
许多专家认为，由于土壤修复必须通过一定的生物、物理或化学手段人工修复干预，不仅成本高，而且可能带来二次污染、土壤有机质破坏等潜在风险，因此改善水稻品种和推广种植是解决镉米问题更安全、更直接的方法。
目前，试的低镉水稻品种是由湖南农业科学院相关团队从全球水稻资源中筛选出来的新型镉低积累水稻品种。2019年，湖南省农业科学院挖掘了两种在重度镉污染领域显著吸收重金属的试验材料，进一步建立了低镉分子标记体系，形成了快速选择镉低积累水稻的方法。
据湖南杂交水稻研究中心副主任李李介绍，2019年筛选的两种材料是本次试验取得重大进展的关键。他们都天生缺乏镉吸收的主要基因，并在与现有品种杂交后选择了新的低镉品种。目前，新品种西子1和西子2已经培育到第五代。可以说，它们的低镉吸收是天生的，在整个生长过程中不需要特殊的栽培和管理方法。李李说。
在示范领域，通过物理和化学诱导定向改进技术培育的镉低积累水稻也将迎来现场评价和技术评价。这也使水稻失去了镉吸收的主要基因。物理和化学诱导是利用技术手段‘杀死’水稻中的镉吸收基因。赵炳然说：以前，我们使用基因编辑方法定向删除镉吸收基因，但由于基因编辑技术属于转基因技术，受国家相关政策限制，无法推广种植，因此采用了物理和化学诱导的技术方法。
与李莉团队的科研方法不同，物理和化学诱变可能会导致不同的基因突变。因此，赵炳然团队最终在11万个样本中筛选出两个镉吸收基因突变，培在国内外培育出第一个镉低积累杂交中不孕症S韶香100。
这两项技术不仅是湖南当地团队开发的，而且被试验证明具有很高的推广和应用价值。现在我们已经完成了前期工作，希望从政府和政策层面加快审批流程，简化程序。在条件允许的前提下，我们可以尽快开辟绿色渠道，大面积推广成果。赵炳然说。
湖南省科技部农村部主任尹文辉认为，低镉水稻品种的培育找到了解决重金属污染的可操作途径，在技术路径上取得了突破。其他作物可以根据类似的技术路径进行复制和推广。
耐盐水稻：良田再造1亿亩
我国盐碱地约15亿亩，其中具有改造潜力的面积为3.4亿亩左右。2019年，袁隆平提出了近期育种突破、中期技术集成、长期产能效益双重提升的30年目标，希望重建1亿亩良田。根据目前行业每亩产量300公斤的设计，相当于一年能凭空多出300亿公斤粮食。
近年来，耐盐碱水稻研究的步伐明显加快。2017年，湖南杂交水稻研究中心、青岛海水稻研发中心、广东农业科学院、中国水稻研究所等多家科研机构及相关企业成立了国家耐盐碱水稻区域试验联合体。随后，该联合体制定了耐盐碱水稻的区域试验标准，并进行了两次全国性的区域试验。在当年的试验中，有10多个品种通过了试验。2018年参加试验的3组40个品种中有28个通过。近年来，这一数字也在稳步增长。
一个品种需要经过初步试验、区域试验和生产试验，才能从科学家的试验田进入农民的生产田。整个过程实际上是一次又一次地选择最好的过程。李新奇告诉记者，区域试验作为最关键的考试之一，直接决定了际种植的耐盐碱水稻品种基础。
2020年，海南三亚崖州15亩耐盐碱先锋品种超优千号平均亩产508.4公斤的结果；在黑龙江省大庆示范基地，耐盐水稻品种绥靖18的测量结果相当于每亩460公斤；在内蒙古兴安盟耐盐水稻试验基地，耐盐水稻平均每亩产量为533.95公斤；新疆喀什岳普湖县80亩海水稻实测产量为每亩549.63公斤。
同年，湖南杂交水稻研究中心与江苏省农业技术推广总站合作，在江苏省南通市如东县茶方凌垦区试验种植的耐盐碱水稻先锋组合超优千号.9公斤，创下耐盐碱水稻高产新纪录。
2020年，袁隆平院士还提出了10万亩耐盐碱水稻种植、100万亩盐碱地改造、1000万亩土地储备改造的1000项目，并在全国10个地点启动了10万亩盐碱地水稻改良种植示范，示范种植面积是去年的五倍。
今年3月，耐盐水稻研究迈出了更关键的一步：由湖南、广东、山东、新疆、江苏、海南、黑龙江省（自治区）11个单位组成的国家耐盐水稻技术创新中心正式上市，湖南杂交水稻研究中心作为领导单位，专门调动能源，成立耐盐水稻班。
湖南杂交水稻研究中心博士、国家耐盐碱水稻技术创新中心副主任艾志勇介绍，中心总部位于三亚，在全国设立了三个专业中心，其中长沙设立了种子产业研究中心，发挥湖南技术、人才和企业相对集中的优势，开展耐盐碱水稻种子产业创新；海口设立生理调控研究中心，重点研发耐盐碱水稻水分养分管理、绿色种子养殖结合等技术及相关产品；青岛设立盐碱地改良研究中心，重点研究盐碱地化学、物理、生物和工程改良技术。
同时，华南、华东、西北、东北四个区域分中心也在全国典型的盐碱地生态区设立，承担不同生态类型耐盐碱水稻的生理调控、品种创造、配套技术研究和示范推广此外，首批代表性区域试验站已在内蒙古兴安盟、吉林大安、山东东营、江苏盐城、广西北海、海南文昌、黑龙江肇源、辽宁盘锦等地设立，主要开展耐盐碱水稻新品种及配套新技术的试验示范。
艾志勇说：我们的目标是到2030年培育10至15个适合不同盐碱地生态区种植的新水稻品种，全国推广面积1亿亩，亩产300多公斤。
五高超级稻：后来者接力攻关
1984年，湖南杂交水稻研究中心成立于长沙东郊马坡岭，办公楼、实验楼、宿舍楼拔地而起。此后，它成为中国杂交水稻研究的大本营：无数的研究项目在这里扎根发芽，一个个实现目标，一批科研人员取得了成长和进步。
我国杂交水稻育种水平具有保持国际领先地位的实力。在这种信心的背后，与从事相关研究的研究人员和团队是分不开的。他们的快速增长与袁隆平对年轻人的支持和信任密切相关。
袁隆平院士不仅为中国杂交水稻研究做出了巨大贡献，而且非常重视人才建设。国家杂交水稻重点实验室副主任吴军表示，中心成立时，袁隆平从各地争取奖学金和出国留学名额，并将大量年轻人送到国外深造。
杂交水稻研究是一项伟大的事业，需要代代相传。人才是事业成功的保证。不要对科研有门户意见，要充分激发科研人员更好地释放自主创新能力。……袁隆平特别支持年轻人的发展。他捐赠了各种奖金和稿费，并设立了农业科技奖励基金，鼓励和资助农业科研人员。
“全国中生代科研工作者中，很多都曾是袁隆平的学生或得到过他的指导。现在都是独当一面的专家，是杂交稻育种攻关和科研的中坚力量。”原中国水稻研究所副所长黄发松说。
目前，湖南杂交水稻研究中心还拥有一支强大的科研人才队伍，在杂交水稻领域的基础和前沿重大科学问题，以及杂交水稻生产可持续发展的关键技术。
走进中央杂交水稻国家重点实验室，继续继承河下凉梦的科研力量，让人充满信心：数百万人才项目国家候选人、国家优秀青年基金、国家优秀青年基金、科技部中青年科技创新领导者……
可以说，目前实验室人员结构合理，梯队良好，可以确保我国杂交水稻在整个领域的持续领先地位。吴军介绍，在水稻杂种优势机制研究、种质创新和基因探索、杂交水稻品种培养等不同学科方向，形成了一批以60年代后领导、70年代后、80年代后为骨干的科研团队。在过去的两年里，一些90年代后甚至出现了。
贯穿袁隆平一生的高产、高产目标仍然是这些研究人员努力的方向。他们在各自的岗位上继续朝着共同的梦想奋斗。
湖南杂交水稻研究中心栽培办公室主任李建武出生于1985年，在视频平台上有另一个身份——获得近800万赞誉的博主李博士教你种水稻。视频中，他站在稻田里，与粉丝们分享最新的工作进展，回答农民的问题。
从冬天到夏天，从棉衣到短袖，视频见证了他和水稻相处的日子。李建武牢牢记得，袁老常说书和电脑里种不出水稻，熟悉到进稻田一眼就能分辨出哪个品种，就像区分自己和其他孩子一样。……现在，他每年在田间度过70%以上的时间。
自2018年袁隆平提出并设计三地养一人粮食高产绿色优质科技创新项目(以下简称三一项目)以来，李建武一直是项目的主要负责人。2021年，三一项目增产粮食20.新增经济效益49万吨.3亿元。同年10月，李建武和同事们将第三代杂交水稻双季亩产记录从2020年1530年开始.76公斤增加到1603.9公斤。
2021年，湖南袁创超级水稻科技有限公司首席科学家邓启云耐热超级水稻育种研究取得实质性进展。我希望把它送给数千万农民，为国家粮食安全做出贡献。接下来，我们将继续努力解决高产、高抗性、高质量、高效、高效、高适五高超级水稻育种问题！邓启云说。
如今，人工智能、大数据等现代信息技术，也正为现代育种技术快速升级迭代注入动力。“这些能为打通创新链和产业链、保持水稻种业国际竞争力、保障国家粮食安全，提供强有力的科技支撑。”吴俊说，希望今后，团队在科技创新、平台建设、人才培养等方面都能不断攀新高，为国家和世界粮食安全作出更大贡献。 【编辑：叶攀】
