7月19日，早粳水稻新品種“中科發(fā)早粳1號”現(xiàn)場會在江西省上高縣舉行。200畝示范片里金色稻浪翻滾，新品種在機插秧、人工插秧、直播和拋秧等4種栽培模式下均表現(xiàn)優(yōu)異，尤其是在苗期抗冷、抗旱、成熟期抗穗發(fā)芽等農(nóng)藝性狀中表現(xiàn)突出，且外觀品質(zhì)優(yōu)、味道好，豐收在即。測產(chǎn)顯示，人工拋秧種植，實收水稻稻谷畝產(chǎn)為530.31公斤；機插秧種植，實收水稻稻谷畝產(chǎn)為613.73公斤，兩者平均畝產(chǎn)為567.64公斤。這一新品種實現(xiàn)了我國早粳稻“零的突破”，意味著今后提前一個季度就能吃上好吃的新粳米了。

 

　　我國共有13個省生產(chǎn)早稻，全部分布在南方低緯度地區(qū)，其中，湖南、廣西、江西、廣東等4省區(qū)在全國播種面積中占比較大。然而，我國所有的早稻品種均為秈稻，目前國家設(shè)立的早稻品種審定組只有早秈組。早秈稻是在3月中下旬播種、7月中下旬收獲（生長期100~120天）的南方秈稻品種。早秈稻品種尤其是長江中下游的品種由于其整體品質(zhì)較差，大部分作為儲備糧或工業(yè)用糧使用。

 

　　同早秈稻相比，生長在高緯度地區(qū)的粳稻品種具有抗逆性強、株型優(yōu)、米質(zhì)優(yōu)、食味佳等明顯優(yōu)點。加速培育優(yōu)良早粳品種及其推廣應(yīng)用，可以提高早稻米的品質(zhì)和商業(yè)價值，不僅為農(nóng)民增加經(jīng)濟效益，同時可將我國優(yōu)質(zhì)新米的上架期提前2-3個月。盡管育種家已經(jīng)嘗試了多年，卻一直未能培育出在實際生產(chǎn)中使用的早粳稻新品種。

 

　　該研究中，“中科發(fā)早粳1號”實現(xiàn)了我國早粳品種“零的突破”，提升了早稻米的品質(zhì)。這一早粳新品種屬于早稻中遲熟類型品種。2020年在江西高安縣和浙江永康市的早稻品比及多點試驗中，平均株高90厘米左右，平均每穗總粒數(shù)超110粒左右，結(jié)實率可達85%以上，千粒重26克左右，平均畝產(chǎn)在500公斤以上。此外，新品種抗逆性強，尤其是在苗期耐寒、后期抗穗發(fā)芽方面尤為突出，米外觀品質(zhì)優(yōu)良，長寬比達3.0。主要米質(zhì)指標達到優(yōu)質(zhì)二級米標準，食味佳。“將早秈稻品種改為早粳稻品種，可以將優(yōu)質(zhì)新米提前兩至三個月上市，為我國主糧供應(yīng)端上第一碗飯。”中國科學院院士、中科院遺傳與發(fā)育生物學研究所研究員李家洋說。

 

　　“中科發(fā)早粳1號”新種質(zhì)為我國優(yōu)質(zhì)稻改良示范出新的方向，具有重要的科學意義和應(yīng)用價值。新種質(zhì)誕生的背后是“分子精準設(shè)計育種”這一技術(shù)支撐。

 

　　李家洋團隊長期從事高等植物生長發(fā)育與代謝調(diào)控的機理研究，在我國率先建立了植物基因圖位克隆技術(shù)方法體系，克隆了影響水稻株型、分蘗數(shù)目、株高、分蘗角度、穗大小、穗型、莖稈強度等株型特征的一系列重要基因，分離鑒定了水稻抗性淀粉合成等重要基因，為培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻新品種奠定了堅實的理論基礎(chǔ)，并率先提出了“分子設(shè)計育種”的理念，提升了水稻品種培育效率。

 

　　針對長江中下游地區(qū)早稻生產(chǎn)中遇到的問題，該團隊以優(yōu)異稻米品質(zhì)基因為主線，結(jié)合高產(chǎn)及理想株型基因等，運用分子精準設(shè)計育種的理念和技術(shù)，選擇最佳親本，通過雜交選擇，最終育成具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗寒和抗穗發(fā)芽的全新“中科發(fā)”早粳新品種。這是在中科院戰(zhàn)略性先導科技專項（A類）“種子精準設(shè)計與創(chuàng)造”支持下產(chǎn)生的重要成果。

 

　　與常規(guī)育種技術(shù)相比，“分子精準設(shè)計”育種不僅克服了育種周期長、偶然性大和育種效率低下等缺點，還能夠?qū)Ξ斍捌贩N的缺點進行精確改良，實現(xiàn)多個優(yōu)良性狀的聚合。目前李家洋團隊已先后訂制了多個具備高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、高抗等優(yōu)良性狀的“理想水稻”。例如，研究團隊創(chuàng)建的北方稻區(qū)的“中科發(fā)”系列水稻新品種和南方稻區(qū)的“嘉優(yōu)中科”系列水稻新品種，均實現(xiàn)了高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)多抗水稻的高效培育。截至目前，2018年通過國審的“中科發(fā)5號”等系列品種在黑龍江、吉林、遼寧等省區(qū)推廣面積達200萬畝以上；2017年成功實現(xiàn)萬畝示范的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)水稻品種“嘉優(yōu)中科”系列推廣面積已逾100萬畝。該團隊的“水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)性狀形成的分子機理及品種設(shè)計”研究成果于2017年獲得國家自然科學獎一等獎、于2018年獲得未來科學大獎。這些從科學理論到生產(chǎn)實踐的成功范例，將有利于推動作物傳統(tǒng)育種向高效、精準、定向的分子設(shè)計育種轉(zhuǎn)變。

 

　　“精準設(shè)計”水稻不僅有助于保障國家的糧食安全，還有助于滿足“眾口難調(diào)”的個性化需求。中國地域遼闊，生態(tài)環(huán)境和消費喜好差異大，所需水稻品種也各不相同。目前，李家洋及其團隊正在嘗試“定制”針對特殊人群的稻米（如針對糖尿病人的低淀粉）以培育出滿足個性化需求的水稻。