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破解远缘杂交技术蕉岭竹稻远飘香

  • 时间:2020-02-13 19:01
  • 来源:.
  • 作者:佚名
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    竹子是竹亚科,水稻是禾亚科,两个完全不同物种的杂交通常不亲和,具有排他性,这种被称为远缘杂交的技术一直是世界难题。20世纪60年代末,钟章美为自己今后的人生道路定下了宏伟的目标——挑战竹子与水稻远缘杂交这一难题。很多人曾认为钟章美的想法“根本不可能实现”,但如今他已成功研发出竹粳稻、竹籼稻、竹糯稻、竹香稻、竹稻再生稻、竹稻不育系等稳定的品系并应用于生产。

  一粒种子的希望

    广东省蕉岭县新铺镇尖坑村,金黄的竹稻稻穗阵阵飘香。在这片稻田里,一位八旬老人正在全神贯注观察竹稻的生长情况,听到农户种植竹稻取得不错效益的反馈时,老人家脸上露出了欣慰的笑容。他正是有着“竹稻之父”美誉的钟章美。

    1935年,钟章美出生在广东省蕉岭县新铺镇。在广东省梅州农业学校毕业后,钟章美被分派到广东省海丰县农科所,承担农科所里的植物保护工作并从中摸索育种技术。1969年,钟章美在海丰县农科所附近看到青皮竹从开花、结米到竹子枯死的过程,这让他联想到如果能让水稻也有竹子的优良性状,将培育出高产、高抗、优质的水稻新品种。钟章美利用这个突发奇想,取竹子异源多倍体的优良基因转移到水稻体内,丰富水稻基因库,创造新质源,开启了“竹子与水稻远缘杂交”的研究。

    在研究过程中,钟章美首先遇到了水稻与竹子开花的时间差难题。为此,他常常夜里一个人去竹丛和稻田里守着竹子和水稻,打着手电筒观察它们的开花特性。青皮竹每年3—6月为开花季节,早上5—7时开花散粉,而水稻则在上午10时左右才开花散粉。钟章美通过温汤处理并拍打稻穗等方法,水稻终于在早上5—7时提前开花。

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  竹稻研发人钟章美(右)和其子钟献铭在田间挑选品种

    选择何种水稻进行杂交是另一个考验。钟章美曾尝试选用“铁骨矮”“广解九号”“科情3号”做母本材料,均杂交配对失败。1971年,他采用籼稻与粳稻杂交,并把杂交后所得的材料作为中间桥梁,再与青皮竹杂交,终于得到了梦寐以求的3粒种子。

    如获至宝的钟章美对这3粒种子精心培育,3粒种子均发芽,但其中2株半途夭折,仅剩的1株禾苗经过736天的种植才抽穗,株高1.5米,一共抽出14穗谷子,穗长1尺多,但都不结实。正当研究陷入困境时,时任中国农林科学院院长的金善宝听到消息后,专程从北京赶来考察竹稻。为了解决远缘杂交后代不育的难题,金善宝指导钟章美用秋水仙素进行处理,终于得到162粒种子。“有了种子就说明竹稻可能得到后代。”这也意味着钟章美的研究取得了关键性的突破——成功实现了竹子与水稻杂交。

    竹稻杂种后代的特点是表现优势大,分蘖力强、根粗叶旺、茎叶坚实、秆壁厚、硬度大、叶片长且硬等。但由于染色体重组,稳定性被动摇等原因,竹稻的杂种后代严重分离,出现生育期变异、结实变异、发芽力变异和形态变异等情况。为此,钟章美将竹子与水稻超远缘杂交成功的材料与水稻不断回交、复交,经过十六七代的培育,终于得到比较稳定的“竹稻966”和“竹稻989”等。

  好山好水出好米

    在此后的十几年中,钟章美的竹稻研究越来越顺利,并得到多位农业专家的赞赏。考虑到竹稻杂交需要大量的试验,钟章美申请调至蕉岭县农科所。为了更好地研究竹稻,1993年,钟章美提前办理退休,回到老家蕉岭县新铺镇霭岭村开辟“竹稻研究基地”。

    在钟章美的影响下,其子钟献铭放弃了深圳的事业,回到老家与父亲一同投入竹稻事业。更让钟章美高兴的是,他的孙子钟权坤在大学毕业后回到基地,跟着爷爷和父亲的脚步一起,接力竹稻研究。

    根据浙江大学和浙江农林大学专家对竹稻研究数年后,联合发表的一篇论文中提到:竹稻“各方面品质均明显优于普通水稻,尤其在营养品质方面,竹稻米可谓富硒多铁、丰锌高钙、多镁高钾蛋白全,可作为功能性营养稻米给予大力推广。”

    竹稻经福建农林大学作物遗传改良研究所的遗传基因检测证实,竹稻含有来自青皮竹的基因成分;同时经广东省科技情报研究所查新证明,“竹子与水稻远缘杂交”技术检索中未见国内有相同技术特点的项目研究成果报道。该科研项目2006年10月通过梅州市科技局成果鉴定,钟章美于2007年8月获得梅州市人民政府颁发的梅州市科学技术进步奖一等奖。2015年11月获原农业部颁发的“植物新品种权证书”。2016年获得广东省卫计委审批通过“富硒大米”企业标准。

    2013年,在爷孙三人的共同努力下,联合蕉岭多位种粮大户,共同成立了蕉岭县钟章美竹稻专业合作社。创办初期,大家都没有办合作社的经验,爷孙三人和村里的农户们一起开会探讨,常常一开就是一整天。

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  钟章美还原 1969 年竹子的花粉和水稻的花粉杂交的情景

    蕉岭县钟章美竹稻专业合作社是一家科技型、成长型的合作社,占地面积5000余平方米,集科研、种植、加工、销售于一体。合作社秉承“诚信为本、科技为先、质量第一”的宗旨,以“基地+合作社+农户+订单种植”的模式开发“竹稻”系列产业链;产品主产地选择在蕉岭县,竹稻种植面积为500—1000亩,年产优质竹稻米200吨。同年,竹稻米的官方网站、微店、淘宝、京东等多个平台逐步上线,销售额约占竹稻米总销售额的20%。钟献铭介绍,随着品牌的建设、市场的推广,优质美味的竹稻系列产品成为市场的“宠儿”,尤其受到追求绿色健康美味食品消费者的喜爱。

    2013年,蕉岭县钟章美竹稻专业合作社竹稻米系列产品先后被广东省保健行业协会评为“谷米类唯一推荐品牌”、蕉岭县“十大长寿食品”、梅州市“十大旅游特色产品”;2015年在中国·深圳国际现代绿色农业博览会上被评为优质农产品金奖;2016年1月被评为广东省名特优新农产品;2016年5月被梅州市旅游局评为“梅州手信”;2016年10月,蕉岭县钟章美竹稻专业合作社竹稻米种植基地被梅州市农业局评为富硒农业生产基地;2016年11月在首届中国品牌广东峰会上,竹稻米被评为“指定用米品牌”;2017年3月,在首届“广东好大米”评选活动中,竹稻米被评为“广东好大米特色大米品牌”;2018年9月受邀参加第五届世界硒都(恩施)硒产品博览交易会并被评为“特色硒产品”;2019年12月获得蕉岭县政府审批,准许使用“源自世界长寿乡——中国·梅州·蕉岭”著作权暨图形商标的企业之一。

  产业发展带动地方扶贫增收

    蕉岭地处闽粤赣三省交汇处,是水源上游地,农业生产所需的光、温、水、气、土壤环境极佳。经国家地质部门研究表明,蕉岭全县属富硒地带,是优质农产品种植的首选地。乘着蕉岭县丝苗米产业园和广东(梅州)大健康高科技产业园的东风,合作社以生态本底为依托、科技创新为驱动、健康产品制造为主导,利用富硒资源、生态资源优势和闽粤赣边区的区位优势,正进一步挖掘本土生态、长寿和富硒资源,在发挥自身优势基础上,完善健康食品产业链,助力丝苗米和大健康产业的发展。

    2013—2016年,根据合作社发展需要,分别在蕉岭县新铺镇矮岭村、尖坑村,以产业扶贫的模式种植竹稻,面积由2013年的250亩、2014年的500亩、2015年的800亩发展至2016年的近千亩。凡是与合作社签订种植订单的农户,免费提供种子,并进行专业技术指导,再由合作社保产、保价回收,带动农户增产增收。回收价格每百斤200元,有些达到每百斤250元。按照一户人家两亩田地计算,带动农户由几十户到近千户。

    据统计,2016年单季种植竹稻1050亩,平均每户两亩农田,带动500多家农户;每亩送种子3斤,累计送种子3150斤,按照种子市价40元/斤计算,累计送种价值12.6万元;粮所回收稻谷价每百斤130—150元,竹稻回收价每百斤200元,按照亩产800斤计算,农户每亩增收400—560元,1050亩累计增收42万—58.8万元。

    2013年至今,累计种植3550亩,平均每户2亩田地,带动1775家农户;每亩送种子3斤,累计送种子10650斤,按照种子市价40元/斤,累计送种价值42.6万元;市场回收价每百斤130—150元,竹稻回收价每百斤200元,按照亩产1000斤来计算,农户每亩增收500—700元,3550亩累计增收177.5万—248.5万元。

    (韩学伟 韩松妍)

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