專家現(xiàn)場(chǎng)開展評(píng)估 中科院合肥研究院供圖

　　當(dāng)前，隨著氣候變化加劇，倒伏已經(jīng)成為影響水稻生產(chǎn)的重要不良因素。10多年來，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院（以下簡(jiǎn)稱中科院合肥研究院）科研人員一直開展水稻脆稈突變體的遺傳分子機(jī)制研究，希望解決此難題。

　　10月21日，中科院合肥研究院和安徽荃銀高科種業(yè)股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱荃銀高科）聯(lián)合舉辦2021年“谷草兼用”脆稈水稻關(guān)鍵基因及技術(shù)轉(zhuǎn)讓簽約及示范現(xiàn)場(chǎng)觀摩會(huì)，會(huì)上，中科院合肥研究院智能所離子束生物與綠色農(nóng)業(yè)中心研究員吳躍進(jìn)團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的基因?qū)＠啊肮炔菁嬗谩逼贩N培育應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了向荃銀高科的“打包”轉(zhuǎn)讓，后者將獲得該技術(shù)的獨(dú)占使用權(quán)。

　　會(huì)上，吳躍進(jìn)向參觀人員介紹了這一院企合作培育的“秸稈變脆、脆而不倒”高產(chǎn)水稻的誕生經(jīng)過。

　　發(fā)掘脆稈水稻基因

　　已有的研究發(fā)現(xiàn)，水稻秸稈主要有細(xì)胞壁組分（纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成）和儲(chǔ)藏物質(zhì)（淀粉、蛋白質(zhì)、糖等）主要成分，這些成分大多由遺傳基因調(diào)控。

　　“脆稈突變是秸稈細(xì)胞壁組分突變的產(chǎn)物。”吳躍進(jìn)告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，“秸稈因?yàn)榧?xì)胞壁組分突變變脆，同時(shí)帶來容易倒伏的情況，所以生產(chǎn)上鮮有脆稈突變體直接應(yīng)用生產(chǎn)的成功范例。”

　　這些年來，吳躍進(jìn)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)致力于水稻脆稈突變體的遺傳分子機(jī)制的研究，發(fā)現(xiàn)了不同類型的脆稈突變體22個(gè)，定位脆稈新基因10個(gè)，克隆并進(jìn)行基因功能解析了4個(gè)新的脆稈基因，包括理想脆稈基因IBC以及半顯性脆稈基因Sdbc1，均申報(bào)了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

　　其中，理想脆稈基因IBC表現(xiàn)出時(shí)間表達(dá)特性：在開花后莖稈開始表現(xiàn)脆性，并且葉片等組織不表現(xiàn)脆性，農(nóng)藝性狀優(yōu)良，不影響田間農(nóng)事操作。同時(shí)，半顯性脆稈基因Sdbc1能夠使得雜交F1植株秸稈表現(xiàn)出脆稈特性，對(duì)于解決雜交水稻秸稈利用具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

　　在安徽省重大科技專項(xiàng)的支持下，吳躍進(jìn)團(tuán)隊(duì)利用理想脆稈基因IBC培育了“脆而不倒”的脆稈水稻品種“科脆粳1號(hào)”，并在2018年通過審定，在當(dāng)年成為國(guó)內(nèi)首個(gè)通過審定的脆稈水稻品種，實(shí)現(xiàn)了理論到應(yīng)用的突破。

　　團(tuán)隊(duì)經(jīng)研究還發(fā)現(xiàn)，“科脆粳1號(hào)”秸稈脆性在生育后期表達(dá)，不影響產(chǎn)量與品質(zhì)，秸稈易粉碎、易降解，還有利于秸稈生態(tài)還田的應(yīng)用。另外，與對(duì)照相比，“科脆粳1號(hào)”秸稈的纖維素和木質(zhì)素含量分別降低了11.9%和16.6%，而半纖維素含量增加了15.7%，表明秸稈的營(yíng)養(yǎng)成分發(fā)生了較大的改變。

　　由此，吳躍進(jìn)認(rèn)為，“科脆粳1號(hào)”克服了脆稈材料易倒伏的瓶頸問題。而通過增大脆桿品種的秸稈莖粗、莖厚，可以彌補(bǔ)細(xì)胞壁組分變異帶來的倒伏風(fēng)險(xiǎn)。在風(fēng)洞試驗(yàn)中，他們模擬9級(jí)大風(fēng)情景，“科脆粳1號(hào)”依然表現(xiàn)良好的抗倒性。并且，連續(xù)多年的生產(chǎn)示范中也未見倒伏現(xiàn)象的發(fā)生。

　　變廢為寶“牛羊愛吃”

　　在“抗倒稻”的聯(lián)合示范推廣中，院企合作團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)了它的另一大妙用——青貯飼料。

　　《第二次全國(guó)污染源普查公報(bào)》公布的數(shù)據(jù)顯示，全國(guó)秸稈年產(chǎn)生量為8.05億噸，秸稈可收集資源量為6.74億噸，秸稈利用量為5.85億噸。

　　“我國(guó)飼草自給率僅為59.1%，粗飼料的缺口一定程度上加大飼料用糧的需求，導(dǎo)致‘人畜爭(zhēng)糧’問題的產(chǎn)生。”吳躍進(jìn)說，“飼料糧的需求已成為影響我國(guó)糧食安全的主要因素之一。”

　　因此，發(fā)展秸稈飼料化應(yīng)用，既可以解決秸稈還田的問題，還可以有效緩解畜牧業(yè)發(fā)展中糧食和牧草資源供求的矛盾。在合肥市2020年“借轉(zhuǎn)補(bǔ)”科技專項(xiàng)的支持下，荃銀高科與中科院合肥研究院聯(lián)合開展了脆稈水稻秸稈飼料化研究。

　　為了評(píng)價(jià)脆稈水稻的飼用價(jià)值，吳躍進(jìn)團(tuán)隊(duì)開展了脆稈青貯以及飼喂肉羊的研究。成分檢測(cè)表明，青貯脆稈可溶性糖和淀粉含量均高于普通稻草及全株玉米，顯示出更好的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率測(cè)定表明，脆稈所有消化指數(shù)均高于青貯玉米及普通水稻秸稈。

　　2021年，吳躍進(jìn)團(tuán)隊(duì)在安徽省白湖農(nóng)場(chǎng)安排種植了100畝“科脆粳1號(hào)”、20畝“科脆粳3號(hào)”、20畝野生對(duì)照型“揚(yáng)粳113”。

　　本次示范現(xiàn)場(chǎng)觀摩會(huì)的測(cè)產(chǎn)結(jié)果顯示，科脆粳1號(hào)較對(duì)照品種每畝增加稻谷產(chǎn)量10%以上，同時(shí)收獲新鮮秸稈1400公斤；“科脆粳1號(hào)”較對(duì)照品種秸稈更易粉碎，小于10厘米秸稈占76.3%，對(duì)照品種占15.9%，有利于后續(xù)青貯發(fā)酵。

　　“牛羊愛吃，秸稈也能‘變廢為寶’。”吳躍進(jìn)介紹，“我們通過嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的設(shè)計(jì)實(shí)施飼喂試驗(yàn)的結(jié)果顯示，青貯脆稈飼料飼喂效果最好，飼喂肉羊增重率比青貯玉米飼料和普通秸稈分別提高17.1%、21.2%。”

　　從實(shí)驗(yàn)室到應(yīng)用推廣，機(jī)械一體化也幫了很大忙。記者獲悉，本次收割采用中聯(lián)重科最新研發(fā)的“艾禾”稻谷收獲—秸稈打捆一體機(jī)，初步實(shí)現(xiàn)脆稈水稻機(jī)械收割、打捆、裹包、青貯一體化流程。

　　將論文寫在農(nóng)田上

　　“做技術(shù)我們?cè)谛校鍪袌?chǎng)推廣我們不行。”吳躍進(jìn)說，這也是團(tuán)隊(duì)將基因?qū)＠啊肮炔菁嬗谩逼贩N培育應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)獨(dú)占使用權(quán)轉(zhuǎn)讓給荃銀高科的原因之一。

　　技術(shù)轉(zhuǎn)讓有望增加秸稈的附加值，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。吳躍進(jìn)以安徽為例介紹，安徽省每年水稻面積3300萬畝左右，秸稈產(chǎn)量約為1800萬噸，按照飼料化利用率僅提高20%計(jì)算，可以增加利用360萬噸秸稈，每噸脆稈飼料價(jià)值按300元估算，增加直接經(jīng)濟(jì)效益超過10億元。

　　他還算了幾筆賬，秸稈飼料化能為養(yǎng)殖業(yè)減少飼草應(yīng)用成本，牲畜糞便還可以為種植業(yè)提供有機(jī)肥，每噸秸稈肥力價(jià)值增加約100元；脆稈品種在收割時(shí)由于易粉碎，能耗可以降低15%以上，減少生產(chǎn)成本。

　　“雙方合作將促進(jìn)從品種源頭提升秸稈的利用價(jià)值。”荃銀高科總經(jīng)理張琴表示，雙方將發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，圍繞水稻“谷草兼用”的育種目標(biāo)，聯(lián)合國(guó)家水稻商業(yè)化分子育種創(chuàng)新聯(lián)盟的研究團(tuán)隊(duì)，建立高效的分子育種體系以及全基因組選擇技術(shù)，并通過發(fā)掘、聚合有利基因進(jìn)一步改良秸稈的飼用品質(zhì)，在保障糧食產(chǎn)量的前提下，培育多種類型的脆稈新品種。

　　“院企合作一定要有所為，有所不為，才能實(shí)現(xiàn)1+1>2的組合效應(yīng)。”吳躍進(jìn)表示，把技術(shù)使用權(quán)交給荃銀高科，研究團(tuán)隊(duì)將得以繼續(xù)深耕科學(xué)研究。接下來，他們將研發(fā)脆稈水稻配套的高產(chǎn)綠色栽培技術(shù)，建立秸稈收割儲(chǔ)運(yùn)、裹包青貯的一體化技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)秸稈從田間到青貯飼料過程的無縫對(duì)接，突破脆稈水稻秸稈應(yīng)用的技術(shù)瓶頸。

　　吳躍進(jìn)說，未來，團(tuán)隊(duì)也會(huì)結(jié)合應(yīng)用需求，開展脆稈基因在玉米、高粱等飼用作物上的分子育種及材料創(chuàng)制應(yīng)用研究，改良秸稈結(jié)構(gòu)品質(zhì)及畜牧學(xué)效率，進(jìn)一步提升秸稈飼料的應(yīng)用價(jià)值。

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