海南建立全球最大野生稻种质资源圃，为水稻育种储备更多优良基因

(资料图片)

植株散生、形态各异、籽粒较小……走进位于三亚的国家野生稻种质资源圃（以下简称国家资源圃），一株株形似杂草的野生稻，很难让人与香喷喷的大米饭联系起来。

然而，就是这些不起眼的野生稻，经过约1万年的驯化和选育，成为与人类命运共舞的栽培稻，是全球超一半人口的主要粮食。

作为栽培稻的先祖，野生稻拥有更全面的基因资源。而我国科学家从20世纪30年代就开始创新利用野生稻种质资源，不断在水稻育种上取得新的突破。

国家资源圃是目前全球最大的野生稻种质资源圃，这里保存着全球21种野生稻、1.3万份野生稻种质资源。推动野生稻种质资源保护与利用，加快发掘符合当前及未来产业需求的野生稻优异基因，培育更多水稻新品种，它将扮演重要角色。

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水稻杂交从海南开始

科研团队系统调查全岛野生稻生存情况后，发现更多惊喜

世界杂交水稻发展史，也是海南野生稻贡献史。

“中国稻作之父”丁颖利用海南野生稻与亚洲栽培稻杂交，在世界首次成功把野生稻抵抗恶劣环境的基因转移到栽培稻中，培育出了产量高、长势旺、适应能力强的水稻品种“中山一号”和60多个优良品种；

“杂交水稻之父”袁隆平在三亚发现雄性不育野生稻材料“野败”，育成举世闻名的三系杂交稻，选育的“南优2号”杂交水稻，成为我国第一个在生产上大面积应用的强优势组合；

中国工程院院士朱英国团队利用采自陵水的“红芒”野生稻作本体，最终育成红莲型杂交稻，为世界粮食增产作出巨大贡献……

“杂交稻育种新突破是从海南野生稻开始的，新时代海南野生稻要再立新功。”中国科学院院士钱前感叹道。

立新功的前提是摸清“家底”。目前，全球共有20余种野生稻品种，其中我国有3种，分别是普通野生稻、药用野生稻和疣粒野生稻。

那么，海南有多少野生稻品种呢？历时18年，系统调查了海南全岛18个市县野生稻生存情况后，海南省农业科学院粮食作物研究所所长王效宁兴奋地发现，我国3种野生稻资源在海南皆有分布，并且海南的普通野生稻最原始、遗传多样性最丰富，具有很高的开发价值。

“我们系统查清了海南野生稻居群的精准信息，绘制了第一张海南野生稻GPS定位图，保存了野生稻种质资源4326份，原生境保护了6个遗传多样性高且濒危的自然居群，为我国水稻育种和种质资源研究提供了翔实的基础材料。”王效宁说。

摸“家底”带来的惊喜之一，是发现耐盐碱野生稻。

2011年，王效宁带领团队在万宁市东澳镇一处常被海水倒灌的临海沟渠中，发现了一株长势良好的野生稻，通过精准鉴定，发掘出了其中具有耐盐碱等特殊功能的基因，最终育成水陆两用稻“中科西陆4号”。该品种不仅能有效解决海南冬季育苗插秧缺水难题，也为海南200多万亩盐碱地有效利用探索了新路。

去年夏天，文昌市东路镇美德村试种的“中科西陆4号”获得丰收。“这个品种产量和口感都不错，文昌、昌江、乐东多地都在推广种植，今年乐东采购7000亩种子准备夏季在瓜菜地种植。”良种获得市场认可，王效宁难掩喜悦地分享道，他们还开辟了疣粒野生稻（GG基因组）资源利用先河，新种质被全国100多家单位利用，育成水稻新品种91个，累计推广种植面积2921.2万亩。

现下，王效宁又忙开了。在乐东黎族自治县九所镇的田洋里，团队选育的“海农盐抗5号”“海农盐抗6号”等新品种稻正在开展第二年耐盐实验。在平均盐度0.6%的盐碱环境下，这批水稻正迎阳生长。

野生稻还能带给人们多少惊喜？“野生稻是水稻种质资源的基因库，具有丰富的抗病虫、抗逆、高产等优异基因。”钱前说，海南可以进一步加强野生稻资源的鉴定评价，不断加快良种选育进程。

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一项10年计划

资源圃可保存4万份种质资源，10年内完成所有野生稻基因鉴定评价

在人类的万年驯化下，水稻从多年生野生稻转变为一年生栽培稻，提升产量与种植效率的同时，也带来了种子投入量大、劳动力增加、水土流失加剧等问题。

好在我国科学家研究发现，来自非洲的长花药野生稻，藏着解决这些问题的密码。

“你看它大高个、粗茎秆，虽然其貌不扬，但有发达的根茎。当地面部分被收割后，地下的根茎会再一次发芽，长出新的水稻。”国家资源圃田间管理员程云连指着保存在这里的长花药野生稻介绍。

利用长花药野生稻的这一特性，云南大学资源植物研究院胡凤益团队将其与一年生栽培稻远缘杂交，经过20多年探索，创制了多年生稻，一次栽种，多年收获，让水稻可以“割完一茬又一茬”，省种、省钱、轻简劳力，实现全球多年生粮食作物育种的重要突破。《科学》杂志公布的2022年度十大科学突破中，多年生稻是全球农业科学唯一入选成果。

在国家资源圃保存的21种野生稻中，像这样的故事还有很多。

例如资源圃里引人注目的高杆野生稻。这种来自中美、南美地区的野生稻，个头比人还高。但它真正独特之处，与其异源四倍体的特性有关。

自然界中的野生稻，其体细胞染色体有的为二倍体，有的是四倍体。四倍体携带更多的基因，具有天然杂交优势。

中国科学院院士李家洋团队筛选出一份四倍体高杆野生稻资源，成功创制了不同类型的四倍体水稻新材料，突破了全部技术瓶颈，力争培育出新型多倍体水稻作物，大幅提升粮食产量并增加作物环境变化适应性。团队成果“异源四倍体野生水稻快速从头驯化”，入选2021年度中国生命科学十大进展。

用好种质资源，科学家对稻种的改造还在浩渺太空大展身手。这方面，“植物宇航员”“小薇”稻可是明星选手。

作为国家资源圃里最矮的成员，“小薇”稻仅有野生型水稻株的1/4高。从文昌搭火箭两次到太空育种的经历，让“小薇”稻声名大噪。

“‘小薇’是团队历经十余年，利用现代生物育种技术进行水稻种质资源创新的重要成果。它个子小、籽不小，具有株型和生物量小、空间利用率高、谷草比高、无惧恶劣气候等优势，在陵水试种亩产可达600斤到700斤，为未来都市农业、植物工厂、太空育种提供了重要种质资源。”钱前透露，团队通过回交育种获得了两个新品种，其中“小薇籼”完成以“小薇”为基础的籼粳配套，“小薇黄”拓宽了景观稻范围。

在国家资源圃里，这些野生稻的开发成果，仅仅揭开了水稻种业创新的冰山一角。“资源圃目前保存了来自全球21种野生稻的1.3万份野生稻种质资源，未来可保存4万份野生稻种质资源。”中国农业科学院作物科学研究所研究员、国家资源圃首席科学家郑晓明说，海南野生稻资源丰富，热带气候也适宜野生稻生长、保存，且海南有面向国际的区位和政策优势，便于开展国际合作，因此，中国农业科学院牵头在三亚建设了这个全球最大的野生稻种质资源圃，“团队计划10年内完成所有野生稻资源的表型鉴定和基因型鉴定评价，推动数据库共享利用，为中国育种创新提供支撑”。

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野生稻的“野心”

促进全球优异种质资源共享利用，在保护与共享中加速种业创新

郑晓明的行李箱里总有一双拖鞋。

常年在世界各地收集野生稻资源，她需要频繁进入沼泽、泥塘这样的野外环境，拖鞋成为必备品。

“之前不理解为什么人类会将野生稻驯化为主粮，当我到了东南亚等地，看到令人震撼的成片野生稻，看到当地人划船进入野生稻生长地，用竹棍敲打植株，大量的稻种落入船中，带回去脱壳就可食用，我就有了答案。”郑晓明说，这些年，她遍访10余个国家和地区，每当发现丰富的野生稻资源，她和同事们都忍不住往前冲，即使水深没到脖子也顾不上，那时往往是兴奋取代恐惧，总想收集更多的宝贵种子。

资源圃目前保存的1.3万份野生稻种质资源，填补了国内野生稻种质库无东南亚和南亚等地野生稻的空白，其中就有她的贡献。

“我国现有野生稻种质资源丰富，但以国内资源为主，境外种质资源占比不到20%。而且，我们现保存的水稻种质资源，基因型清楚的不足10%，而国际水稻研究所基因库保存的种质资源，有77%已完成形态和农艺特征鉴定。”郑晓明说，只有增加野生稻种质资源收集保存的多样性，才能为新品种培育奠定基础，只有加大对野生稻种质资源的精准鉴定力度，方能实现对优异基因的挖掘和利用。

为此，国家资源圃依托全球动植物种质资源引进中转基地等平台，推动成立国际野生稻联盟，探索建立具有世界先进水平的水稻野生近缘种和地方品种保护、研究和利用体系；开展种质资源联合考察，搭建全方位、宽领域、多层次的国际交流与合作平台，加大优异资源引进和交换力度；组织实施国际野生稻大会等一批重大国际合作项目，提升种质资源安全保护与高效利用水平。

郑晓明透露，眼下，三亚崖州湾科技城打造了一批高能级种业科研平台、出台系列促进种业发展政策，种业创新要素快速汇聚，韩国等国家科研机构主动提出战略合作，促进优异种质资源高效共享利用。

国外寻种脚步不停歇，国内的野生稻保护工作也同步推进。

在国家资源圃东北角，一处人工营造的山坡林地上种植了黄槿、龙血树、美人蕉等喜湿亲水、遮阴效果强的植物，这正是为喜光怕晒、喜温怕热、喜湿怕水的疣粒野生稻准备的“新家”。不远处，占地25亩的原生境模拟圃，模拟出普通野生稻和尼瓦拉野生稻喜爱的自然生态环境，600份经过基因鉴定的野生稻在其中自由生长。这里的小环境，将为野生稻原生境保护提供科学依据。另一处占地30亩的长格子资源保存圃，则长期活态保存来自世界各地的野生稻。

“目前，海南3种野生稻的生存面临濒危状况，6个野生稻原生境保护点情况也不容乐观。”王效宁建议，在建好用好资源圃、开展野生稻资源异位保护的同时，可以考虑通过建立生态补偿机制、设立海南野生稻保护利用专项课题和工作经费等方式，进一步调动各方积极性，加大野生稻濒危居群的原生境保护。

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