十月深秋,莊稼成熟了。北方廣袤的農田,退去了未成熟的青綠、嫩黃,水稻、玉米、大豆,慢慢變成了和土壤一樣深沉的顔色。
北京六環外,中國農業科學院作物科學研究所昌平試驗基地中,來自作科所的科研人員和學生們,正在收獲特殊的水稻,他們走在稻田中,在千萬株稻子中,尋找他們心目中最好的那一株。
這些收獲的稻種,将作為特殊的資源保存,下一次,它們可能會南下數千裡,在海南溫暖濕潤的土地上種植,成熟後再收獲,重新回到北京北郊的試驗基地中,如此反複,一代代繁衍、選育。
科研水稻收獲。新京報記者 王穎 攝
來自國家作物種質庫的種子們
進入十月後,中國農業科學院作科所副研究員馬小定,幾乎常駐在這片北郊的試驗基地中,這裡有他負責的11畝稻田。
和普通的稻田不同,這裡看起來有些斑駁和雜亂,稻田裡的稻子高矮不齊,顔色也不同,有些稻葉已經幹枯,飽滿的稻谷變成了褐色,有些還有隐隐的綠色。
科研稻田披上了成熟的金黃色。新京報記者 王穎 攝
11畝土地上,種植着“十四五”國家重點研發計劃項目所研究的4000份水稻種質資源。這些資源有些來自保存着50多萬份種質資源的國家作物種質庫,有些來自全國各地科研和育種單位培育的品種,還有一些是從世界各國收集的種質。
一塊大約1.5平方米的地方,生長着一片格外顯眼的水稻,稻穗上的稻谷是紫色的,馬小定告訴記者,其實,這一小片紫色稻谷,是不同的三份資源,它們的外觀有些像,外人很難分辨出來,但在研究人員的眼中,一眼就能發現他們的不同。
馬小定是作科所作物種質資源中心的一名普通科研人員,12年前,他剛剛工作時,就開始和這片稻田打交道了。他的工作主要包括搜集、保存、繁殖、更新從全國各地和世界各國收集的水稻資源,同時鑒定篩選具有耐高溫、抗旱、耐寒和耐鹽堿等優良性狀的資源,供給科研人員和育種家使用。
稻田裡的稻子性狀各異,有些修長苗條,有些粗壯矮小,有些穗粒飽滿,有些穗粒雖多卻不那麼圓潤,馬小定告訴記者,種質資源是培育新品種的基礎,在億萬個資源中,發現那些具有優異性狀的材料,通過不斷的選擇和培育,最終才有可能形成一個新的優良品種。而一個優良品種的出現,會改變很多地方,很多人的生活。
“鬼稻子”是科學家的寶貝
在這片稻田中,有一小塊特别的稻子,這些稻子植株高大、稻穗松散,稻殼帶一點兒黑色,這是一種名為“雜草稻”的水稻材料。
“雜草稻”不是野生稻,也不是育成的栽培品種,作科所作物種質資源中心助理研究員韓冰告訴記者,雜草稻是伴随栽培稻生長的一種“雜草型稻”,一般表現為植株高大、種皮紅色等特點。雜草稻往往更容易在直播稻田中出現,直播即直接播種,不經過育苗、插秧等過程,其具有節省人工,效率高等優點。一塊稻田,連續直播幾年之後,這種植株高大、落粒性強、生命力旺盛的稻子就會出現,又被農民稱為“鬼稻子”。
這種特别的稻子也引起了科學家們的興趣,科學家發現,這些像“雜草”一樣的稻子,雖然産量性狀并不突出,卻具有很強的環境适應性,比如早期生長旺盛、抗旱、耐直播、抗病蟲等,可能成為優秀的育種材料。
科學家把收集的不同品種水稻分類放入袋子中。新京報記者 王穎 攝
迄今為止,“雜草稻”出現的原因,還沒有完全明确,不過,有一種認可度相對較高的觀點,認為“雜草稻”是水稻繁衍中的一種“去馴化”現象,也是“返祖現象”。韓冰解釋,農民種植的栽培稻,是野生稻經過長期自然選擇和人工馴化而來,這些栽培稻具有優異的生産性狀,但也失去一些原本的野性,雜草稻正是在這些經過人類長期馴化的栽培稻的基礎上,恢複了其祖先的部分“野性”,比如落粒性、抗逆性等,即是“返祖現象”。
在千萬株種子中,尋找最好的那一株
昌平試驗基地是作科所在北京的基地之一,許許多多的科學家,常年在這裡種植、觀察、研究和收獲。
基地裡的種植周而複始,小麥、大豆、高粱、玉米、水稻……10月中旬,玉米已經基本收獲完畢,但大豆、水稻、高粱等,還在收獲之中。
科學家們的秋收,和普通農民完全不同。這裡種植的大部分是處在育種過程中的材料,每一份材料,可能隻有幾株。如果仔細看,其實每一種材料,都有一個“身份牌”,在種植之初,科學家們都會為它們編号,并加以标識。
稻田裡也有不同的編号。新京報記者 王穎 攝
整個生長過程中,每一個關鍵節點都要收集、記錄數據,最終進行綜合考量。生長速度、株形高矮、對水肥的反應、不同土壤中的表現……都是衡量一個材料的因素。
在昌平基地,從每年的5月播種,到10月秋收,科學家們需要長期觀察每一株水稻的長勢,而收獲,隻是整個周期的一小部分。
10月9日起,來自作科所的馬小定和韓冰博士,帶着他們的學生和工作人員,就開始了一年一度的秋季收獲。他們收割的工具不是鐮刀,而是一把剪刀。他們小心翼翼地走在稻田中,仔細辨别每一份資源,用剪刀将稻穗剪下來,帶着标識牌一起,裝在半透明的紗制袋子中,晾曬、脫粒、整理後,再進行下一步實驗,比如進行基因型鑒定等。
沒有被選擇的稻子,留在稻田裡,統一收割,那時候,收割機才會進入田間,将剩餘的水稻一起回收。
種子的成長,需要漫長的時間
今年的北京,氣溫比往年冷得更快,秋收也更早一點兒。
另一塊稻田中,水稻的長勢稍微整齊一點兒,可以明顯看出每一塊的不同。
稻田中的一部分,是北方水稻國家區試的試驗田,種植着很多正在審定中的水稻品系,這是水稻育種的最後一步,需要連續種植三年,每一種都需要重複種植并設對照組。
收集的水稻分别放在不同的袋子中。新京報記者 王穎 攝
沿着稻田往前,一路上是不同育種階段的水稻材料,一直到另一端,是最初雜交的水稻後代。作科所農藝師袁隆照正在收獲一批雜交材料。他告訴記者,從最初的雜交,到一代代選育,同時每年都要南繁加代,最終育成一個品種的時間,大約在10年左右。
在今天,随着分子生物學、基因組學等前沿科技的發展,育種技術已經有了長足的進步,同時,南繁育種愈加繁榮,海南溫暖的氣候,可以讓許多育種材料多種一代,這也縮短了育種的時間,但即便如此,育種也不是一件容易的事情,仍要通過漫長的時間,才有可能在無數材料中,找到一個足以讓育種家滿意的新品種。
甚至有時候,還需要一點兒運氣。比如一場大風,可能讓一些彌足珍貴的材料倒伏,影響種子的收獲;一場早來的寒潮,也可能讓原本可以成熟的材料,出現灌漿不足,結果無法使用……
這些都是育種所必須克服的難題。在這個占地面積664畝、耕地面積530畝的試驗基地中,許多來自作科所的科學家們,年複一年地在這裡播種、耕耘、選育。他們的莊稼盡管也和農民一樣春種秋收,但他們的工作周期卻更加漫長,從種下最初兩株用來雜交的種子,到收獲一粒可以向農民推廣的種子,需要很長很長的時間。
新京報記者 周懷宗 陳超
編輯 張樹婧 校對 陳荻雁
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