我国杂交稻推广应用显著提升了水稻单位面积产量,但长期以来,杂交稻生产对制种环节依赖度高:流程繁、成本高、且每季需要重复组织杂交制种,既增加企业与农户负担,也在一定程度上制约优良品种的快速扩面与稳定供给。
在全球粮食安全形势复杂多变、农业生产要素成本持续上升的背景下,如何在保持杂种优势的同时降低制种门槛,成为水稻育种与产业化的关键课题。
这一问题的根源在于,常规杂交稻的优势主要来自杂合性,但这种优势难以在后代中稳定保持,必须通过持续制种来获得稳定的杂交种子。
袁隆平曾提出杂交水稻育种从三系法到两系法再到一系法的战略设想,本质是通过技术迭代不断简化制种体系、提升效率与可及性。
其中,一系法的核心目标是借助无融合生殖技术“固定杂种优势”,实现“一次杂交、代代可用”,从制度性和技术性两端同时降低制种的复杂度与成本。
记者3月22日从崖州湾国家实验室获悉,该实验室联合中国水稻研究所等多家单位组成研究团队,综合分子设计与精准基因编辑等手段,在优良杂交稻品种“嘉丰优3号”的遗传背景中创制出新型无融合生殖材料L3。
研究显示,该材料在连续五代繁殖中能够稳定维持杂合性,克隆种子率达到理想水平,结实率与常规杂交稻相当,为无融合生殖固定杂种优势的技术路线提供了材料基础和系统证据。
值得关注的是,团队在推进从实验室到田间应用的过程中,识别出一个决定成败的现实瓶颈:无融合生殖的诱导在单株层面存在一定概率性,若按传统稀植或常规密度栽培,群体中可能出现非目标植株混杂,进而对整田产量形成扰动。
这一现象提示,育种创新要走向产业应用,不能仅靠遗传改良,还需要与栽培技术协同,构建“材料—管理—环境”一体化解决方案。
针对上述难题,研究团队提出“密植栽培”策略,通过提高单位面积基本苗数,把单株层面的概率波动转化为群体层面的稳定表达。
在多地标准化大田试验中,该策略实现近乎完全的群体二倍体化,使高产潜力得到稳定释放,最终表现为单产达到甚至超过亲本杂交稻水平。
中国科学院院士、崖州湾国家实验室副主任钱前表示,这项研究首次在标准化大田条件下系统验证了一系法杂交稻的群体稳定性与产量优势,推动相关技术实现从“可构建”到“可应用”的关键跨越。
从影响看,这一进展为破解杂交稻制种难、成本高这一世界性难题提供了新的可行路径:若无融合生殖体系进一步成熟并实现规模化应用,未来在稳定提供优质高产种子的同时,有望显著减少制种环节的投入与风险,提高品种更新和推广效率,并增强种源供给的稳定性与韧性。
对于丘陵山区等制种条件受限地区,亦有望带来更强的适配性与更低的用种门槛。
在对策层面,业内普遍认为,无融合生殖杂交稻走向产业化仍需在两条线上继续发力:一是继续优化无融合生殖体系,提高克隆种子诱导效率与一致性,降低群体内非目标植株出现的概率;二是把分子设计与精准栽培管理进一步融合,形成可复制、可推广的技术规程与质量控制体系,并通过多生态区、多年度试验验证其稳产性、抗逆性与综合性状表现,确保“高产”同时兼顾“稳产”“优质”“适应性强”。
前瞻来看,随着种业振兴行动深入推进、关键核心育种技术持续突破,一系法杂交稻若能在更多优势品种背景中实现稳定应用,并形成完善的栽培与种子生产标准体系,将有望成为我国水稻育种的重要技术方向之一。
其价值不仅体现在增产潜力,更在于通过技术简化与成本下降提升产业效率,为保障粮食安全、稳定稻米供给提供新的支撑点。
这项成果的取得,体现了我国农业科技工作者在破解世界性难题上的执着追求和创新能力。
从袁隆平院士提出的"三系到两系再到一系"的战略愿景,到如今一系法杂交稻在田间地头的成功验证,这是几代科学家接力奋斗的结果。
在全球粮食安全形势日益严峻的当下,这一突破不仅为我国水稻产业转型升级提供了新的技术选择,也为世界范围内的粮食增产提供了新的可能性。
随着产业化进程的推进,这项技术有望在更广阔的范围内造福农业生产,为端好中国饭碗、守住粮食安全底线做出新的更大贡献。