抗倒伏性|“脆而不倒、谷草兼用”水稻诞生记
【抗倒伏性|“脆而不倒、谷草兼用”水稻诞生记】
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专家现场开展评估 。中科院合肥研究院供图
■采访人员 沈春蕾
当前，随着气候变化加剧，倒伏已经成为影响水稻生产的重要不良因素 。10多年来，中国科学院合肥物质科学研究院（以下简称中科院合肥研究院）科研人员一直开展水稻脆秆突变体的遗传分子机制研究，希望解决此难题 。
10月21日，中科院合肥研究院和安徽荃银高科种业股份有限公司（以下简称荃银高科）联合举办2021年“谷草兼用”脆秆水稻关键基因及技术转让签约及示范现场观摩会 。会上，中科院合肥研究院智能所离子束生物与绿色农业中心研究员吴跃进团队自主研发的基因专利及“谷草兼用”品种培育应用关键技术，实现了向荃银高科的“打包”转让 。后者将获得该技术的独占使用权 。
会上，吴跃进向参观人员介绍了这一院企合作培育的“秸秆变脆、脆而不倒”高产水稻的诞生经过 。
发掘脆秆水稻基因
已有研究发现，水稻秸秆主要有细胞壁组分（纤维素、半纤维素和木质素组成）和储藏物质（淀粉、蛋白质、糖等）主要成分，这些成分大多由遗传基因调控 。
“脆秆突变是秸秆细胞壁组分突变的产物 。”吴跃进告诉《中国科学报》，“秸秆因为细胞壁组分突变变脆，同时带来容易倒伏的情况，所以生产上鲜有脆秆突变体直接应用生产的成功范例 。”
这些年来，吴跃进带领团队致力于水稻脆秆突变体的遗传分子机制的研究，发现了不同类型的脆秆突变体22个，定位脆秆新基因10个，克隆并利用基因功能解析了4个新的脆秆基因，包括理想脆秆基因IBC以及半显性脆秆基因Sdbc1，均申报了自主知识产权 。
其中，理想脆秆基因IBC表现出时间表达特性——在开花后茎秆开始表现脆性，并且叶片等组织不表现脆性，农艺性状优良，不影响田间农事操作 。同时，半显性脆秆基因Sdbc1能够使得杂交F1植株秸秆表现出脆秆特性，对于解决杂交水稻秸秆利用问题具有重要的应用价值 。
在安徽省重大科技专项的支持下，吴跃进团队利用理想脆秆基因IBC培育了“脆而不倒”的脆秆水稻品种“科脆粳1号” 。该品种在2018年通过审定，在当年成为国内首个通过审定的脆秆水稻品种，实现了理论到应用的突破 。
经研究，团队还发现“科脆粳1号”秸秆脆性在生育后期表达，不影响产量与品质，秸秆易粉碎、易降解，还有利于秸秆生态还田的应用 。另外，与对照相比，“科脆粳1号”秸秆的纤维素和木质素含量分别降低了11.9%和16.6%，而半纤维素含量增加了15.7%，表明秸秆的营养成分发生了较大的改变 。
由此，吴跃进认为，“科脆粳1号”克服了脆秆材料易倒伏的瓶颈问题 。通过增大脆杆品种的秸秆茎粗、茎厚，可以弥补细胞壁组分变异带来的倒伏风险 。在风洞试验中，他们模拟9级大风情景，“科脆粳1号”依然表现出良好的抗倒伏性，并且在连续多年的生产示范中也未见倒伏现象的发生 。
变废为宝“牛羊爱吃”
在“抗倒稻”的联合示范推广中，院企合作团队还发现了它的另一大妙用——青贮饲料 。
《第二次全国污染源普查公报》公布的数据显示，全国秸秆年产生量为8.05亿吨，秸秆可收集资源量为6.74亿吨，秸秆利用量为5.85亿吨 。
“我国饲草自给率仅为59.1%，粗饲料的缺口一定程度上加大饲料用粮的需求，导致‘人畜争粮’问题的产生 。”吴跃进说，“饲料粮的需求已成为影响我国粮食安全的主要因素之一 。”
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