零的突破！中国科学家选育成功双季早粳稻

“中科发早粳1号”系列双季早粳稻新品种选育成功现场会，7月19日在其示范种植地江西省上高县举行，当地200亩示范片的稻田里金色稻浪翻滚，丰收在即，这一新品种也实现了中国双季早粳稻“零的突破”。

“中国有14亿人口，要吃饱、吃好饭，是个大事。”利用分子精准设计育种技术、领导科研团队成功实现这一“零的突破”的中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋院士强调说。

持续数十年的梦想

中国是世界上水稻产量第一大国。然而，一直以来，双季早粳品种在中国水稻生产中是一个空白。

李家洋院士团队介绍，中国双季早稻生产共有13个省，全部分布在南方低纬度地区，其中湖南、广西、江西、广东等4省区播种面积占全国的75%以上。根据2020年国家统计局公布的全国早稻生产数据，全国早稻播种面积4751千公顷(7126万亩)，全国早稻总产量2729万吨(546亿斤)，全国早稻单产5745.0公斤/公顷(383.0公斤/亩)。

然而，中国所有的双季早稻品种均为籼稻，目前国家设立的双季早稻品种审定组只有早籼组。早籼稻是在3月中下旬播种、7月中下旬收获(生长期100-120天)的南方籼稻品种。早籼稻品种尤其是长江中下游的品种由于其整体品质较差，大部分作为储备粮或工业用粮使用。

同早籼稻相比，生长在高纬度地区的粳稻品种具有抗逆性强、株型优、米质优、食味佳等明显优点。

加速培育优良双季早粳品种及其推广应用，可以极大的提高早稻米的品质和商业价值，不仅为农民增加经济效益，同时可将中国优质新米的上架期提前2-3个月。

不过，尽管育种家已经尝试了几十年，此前却一直未能培育出在实际生产中使用的双季早粳稻新品种。

为主粮供应“端上第一碗饭”

李家洋院士团队最新选育成功的“中科发早粳1号”，实现中国双季早粳品种“零的突破”，并大大提升早稻米品质。

该双季早粳新品种属于早稻中迟熟类型品种。2020年在江西高安县和浙江永康市的早稻品比(品种比较试验)及多点试验中，平均株高90厘米左右，平均每穗总粒数超110粒左右，结实率可达85%以上，千粒重26克左右，平均亩产在500公斤以上。

不仅如此，新品种抗逆性强，尤其苗期耐寒、后期抗穗发芽方面尤为突出，米外观品质优良，主要米质指标达到优质二级米标准，食味佳。

“将双季早籼稻品种改为双季早粳稻品种，可以将优质新米提前两至三个月上市，为中国主粮供应端上第一碗饭。”李家洋说。

“中科发早粳1号”新种质为中国优质稻改良示范出新的方向，具有重要科学意义和应用价值。新种质诞生的背后，蕴含着强大的技术支撑——分子精准设计育种。

李家洋团队长期从事高等植物生长发育与代谢调控的机理研究，并率先提出“分子设计育种”的理念，大幅提升水稻品种培育效率。

针对长江中下游地区早稻生产中所遇到的问题，该团队此次以优异稻米品质基因为主线，结合高产及理想株型基因等，运用分子精准设计育种的理念和技术，选择最佳亲本通过杂交选择，最终育成具有优质、高产、抗寒和抗穗发芽的全新“中科发”双季早粳新品种。

“定制”一棵理想水稻

李家洋科普介绍说，“分子精准设计”就像组装一台电脑，“想要什么样的水稻，把相关的水稻基因组合在一起，就可以培育出满足需要的种子”。

与常规育种技术相比，“分子精准设计”育种不仅克服了育种周期长、偶然性大和育种效率低下等缺点，还可以对当前品种的缺点进行精确改良，实现多个优良性状的聚合。目前，李家洋团队先后订制多个具备高产、优质、高效、高抗等诸多优良性状的“理想水稻”。

他们创建的北方稻区的“中科发”系列水稻新品种和南方稻区的“嘉优中科”系列水稻新品种，均实现高产优质多抗水稻的高效培育。截至目前，2018年通过国审的“中科发5号”等系列品种在黑龙江、吉林、辽宁等省区推广面积达200万亩以上；2017年成功实现万亩示范的优质高产水稻品种“嘉优中科”系列推广面积已逾100万亩。

李家洋团队的“水稻高产优质性状形成的分子机理及品种设计”研究成果分别于2017年获国家自然科学奖一等奖和2018年未来科学大奖。这些从科学理论到生产实践的成功范例，将会极大推动作物传统育种向高效、精准、定向的分子设计育种转变。

“精准设计”水稻不仅有助于保障国家的粮食安全，还有助满足“众口难调”的个性化需求。中国地域辽阔，生态环境和消费喜好差异大，所需水稻品种也各不相同。目前，李家洋和团队正在尝试“定制”针对特殊人群的稻米，如针对糖尿病人的低淀粉，以培育出满足个性化需求的水稻。