十月深秋,庄稼成熟了。北方广袤的农田,退去了未成熟的青绿、嫩黄,水稻、玉米、大豆,慢慢变成了和土壤一样深沉的颜色。
北京六环外,中国农业科学院作物科学研究所昌平试验基地中,来自作科所的科研人员和学生们,正在收获特殊的水稻,他们走在稻田中,在千万株稻子中,寻找他们心目中最好的那一株。
这些收获的稻种,将作为特殊的资源保存,下一次,它们可能会南下数千里,在海南温暖湿润的土地上种植,成熟后再收获,重新回到北京北郊的试验基地中,如此反复,一代代繁衍、选育。
(资料图)
科研水稻收获。新京报记者 王颖 摄
来自国家作物种质库的种子们
进入十月后,中国农业科学院作科所副研究员马小定,几乎常驻在这片北郊的试验基地中,这里有他负责的11亩稻田。
和普通的稻田不同,这里看起来有些斑驳和杂乱,稻田里的稻子高矮不齐,颜色也不同,有些稻叶已经干枯,饱满的稻谷变成了褐色,有些还有隐隐的绿色。
科研稻田披上了成熟的金黄色。新京报记者 王颖 摄
11亩土地上,种植着“十四五”国家重点研发计划项目所研究的4000份水稻种质资源。这些资源有些来自保存着50多万份种质资源的国家作物种质库,有些来自全国各地科研和育种单位培育的品种,还有一些是从世界各国收集的种质。
一块大约1.5平方米的地方,生长着一片格外显眼的水稻,稻穗上的稻谷是紫色的,马小定告诉记者,其实,这一小片紫色稻谷,是不同的三份资源,它们的外观有些像,外人很难分辨出来,但在研究人员的眼中,一眼就能发现他们的不同。
马小定是作科所作物种质资源中心的一名普通科研人员,12年前,他刚刚工作时,就开始和这片稻田打交道了。他的工作主要包括搜集、保存、繁殖、更新从全国各地和世界各国收集的水稻资源,同时鉴定筛选具有耐高温、抗旱、耐寒和耐盐碱等优良性状的资源,供给科研人员和育种家使用。
稻田里的稻子性状各异,有些修长苗条,有些粗壮矮小,有些穗粒饱满,有些穗粒虽多却不那么圆润,马小定告诉记者,种质资源是培育新品种的基础,在亿万个资源中,发现那些具有优异性状的材料,通过不断的选择和培育,最终才有可能形成一个新的优良品种。而一个优良品种的出现,会改变很多地方,很多人的生活。
“鬼稻子”是科学家的宝贝
在这片稻田中,有一小块特别的稻子,这些稻子植株高大、稻穗松散,稻壳带一点儿黑色,这是一种名为“杂草稻”的水稻材料。
“杂草稻”不是野生稻,也不是育成的栽培品种,作科所作物种质资源中心助理研究员韩冰告诉记者,杂草稻是伴随栽培稻生长的一种“杂草型稻”,一般表现为植株高大、种皮红色等特点。杂草稻往往更容易在直播稻田中出现,直播即直接播种,不经过育苗、插秧等过程,其具有节省人工,效率高等优点。一块稻田,连续直播几年之后,这种植株高大、落粒性强、生命力旺盛的稻子就会出现,又被农民称为“鬼稻子”。
这种特别的稻子也引起了科学家们的兴趣,科学家发现,这些像“杂草”一样的稻子,虽然产量性状并不突出,却具有很强的环境适应性,比如早期生长旺盛、抗旱、耐直播、抗病虫等,可能成为优秀的育种材料。
科学家把收集的不同品种水稻分类放入袋子中。新京报记者 王颖 摄
迄今为止,“杂草稻”出现的原因,还没有完全明确,不过,有一种认可度相对较高的观点,认为“杂草稻”是水稻繁衍中的一种“去驯化”现象,也是“返祖现象”。韩冰解释,农民种植的栽培稻,是野生稻经过长期自然选择和人工驯化而来,这些栽培稻具有优异的生产性状,但也失去一些原本的野性,杂草稻正是在这些经过人类长期驯化的栽培稻的基础上,恢复了其祖先的部分“野性”,比如落粒性、抗逆性等,即是“返祖现象”。
在千万株种子中,寻找最好的那一株
昌平试验基地是作科所在北京的基地之一,许许多多的科学家,常年在这里种植、观察、研究和收获。
基地里的种植周而复始,小麦、大豆、高粱、玉米、水稻……10月中旬,玉米已经基本收获完毕,但大豆、水稻、高粱等,还在收获之中。
科学家们的秋收,和普通农民完全不同。这里种植的大部分是处在育种过程中的材料,每一份材料,可能只有几株。如果仔细看,其实每一种材料,都有一个“身份牌”,在种植之初,科学家们都会为它们编号,并加以标识。
稻田里也有不同的编号。新京报记者 王颖 摄
整个生长过程中,每一个关键节点都要收集、记录数据,最终进行综合考量。生长速度、株形高矮、对水肥的反应、不同土壤中的表现……都是衡量一个材料的因素。
在昌平基地,从每年的5月播种,到10月秋收,科学家们需要长期观察每一株水稻的长势,而收获,只是整个周期的一小部分。
10月9日起,来自作科所的马小定和韩冰博士,带着他们的学生和工作人员,就开始了一年一度的秋季收获。他们收割的工具不是镰刀,而是一把剪刀。他们小心翼翼地走在稻田中,仔细辨别每一份资源,用剪刀将稻穗剪下来,带着标识牌一起,装在半透明的纱制袋子中,晾晒、脱粒、整理后,再进行下一步实验,比如进行基因型鉴定等。
没有被选择的稻子,留在稻田里,统一收割,那时候,收割机才会进入田间,将剩余的水稻一起回收。
种子的成长,需要漫长的时间
今年的北京,气温比往年冷得更快,秋收也更早一点儿。
另一块稻田中,水稻的长势稍微整齐一点儿,可以明显看出每一块的不同。
稻田中的一部分,是北方水稻国家区试的试验田,种植着很多正在审定中的水稻品系,这是水稻育种的最后一步,需要连续种植三年,每一种都需要重复种植并设对照组。
收集的水稻分别放在不同的袋子中。新京报记者 王颖 摄
沿着稻田往前,一路上是不同育种阶段的水稻材料,一直到另一端,是最初杂交的水稻后代。作科所农艺师袁隆照正在收获一批杂交材料。他告诉记者,从最初的杂交,到一代代选育,同时每年都要南繁加代,最终育成一个品种的时间,大约在10年左右。
在今天,随着分子生物学、基因组学等前沿科技的发展,育种技术已经有了长足的进步,同时,南繁育种愈加繁荣,海南温暖的气候,可以让许多育种材料多种一代,这也缩短了育种的时间,但即便如此,育种也不是一件容易的事情,仍要通过漫长的时间,才有可能在无数材料中,找到一个足以让育种家满意的新品种。
甚至有时候,还需要一点儿运气。比如一场大风,可能让一些弥足珍贵的材料倒伏,影响种子的收获;一场早来的寒潮,也可能让原本可以成熟的材料,出现灌浆不足,结果无法使用……
这些都是育种所必须克服的难题。在这个占地面积664亩、耕地面积530亩的试验基地中,许多来自作科所的科学家们,年复一年地在这里播种、耕耘、选育。他们的庄稼尽管也和农民一样春种秋收,但他们的工作周期却更加漫长,从种下最初两株用来杂交的种子,到收获一粒可以向农民推广的种子,需要很长很长的时间。
新京报记者 周怀宗 陈超
编辑 张树婧 校对 陈荻雁