加强耐盐碱水稻研究 让盐碱地变成新粮仓

2022-11-11 15:10孙明法
大麦与谷类科学 2022年3期

孙明法

(江苏沿海地区农业科学研究所,江苏盐城 224002)

2021年10 月21 日,习近平总书记在山东东营考察调研时强调:“……要加强种质资源、耕地保护和利用等基础性研究,转变育种观念,由治理盐碱地适应作物向选育耐盐碱植物适应盐碱地转变,努力在关键核心技术和重要创新领域取得突破……”。水稻是重要的粮食作物,对盐碱胁迫中度敏感。在水源相对充裕的地区,通常首选耐盐碱水稻作为沿海滩涂和盐碱地改良利用的粮食作物。所选用的耐盐碱水稻是指能在盐碱0.3%(可溶性盐质量分数,下同)以上的盐碱地生长、单位面积产量在300 kg/667 m以上的水稻品种。国内外科研单位和学者对耐盐水稻开展了广泛研究,并已取得了一些重要进展。

1 耐盐水稻研究取得了重要进展

耐盐水稻种质资源筛选的研究历史较长,约始于20 世纪60年代中后期。国际水稻研究所、中国农业科学院、中国水稻研究所都先后进行过水稻种质资源的耐盐性鉴定,并筛选出一批耐盐种质资源。江苏省农业科学院从20 世纪70年代开展水稻种质资源耐盐性鉴定与评价工作,先后对2 000 多份国内外水稻种质资源进行了耐盐性鉴定与评价,鉴定筛选出80-85、筑紫晴、红芒香粳糯、白谷子、竹系26、乌咀子等一批有应用价值的耐盐水稻种质。江苏沿海地区农业科学研究所从20 世纪80年代初开展耐盐水稻研究,采用人工模拟盐池(盆钵)和沿海滩涂盐土实地进行耐盐水稻种质资源的鉴定、筛选和利用研究,先后引进、搜集水稻种质资源1 300 多份,鉴定、筛选耐盐水稻核心种质61 份,耐盐性达0.3%~0.6%水平。1986年11 月,广东湛江陈日胜在海滩边发现了野生水稻资源,并经多年繁殖、筛选,育成海稻86,保持了其耐盐的野生特性。“杂交水稻之父”袁隆平院士对开展“海水稻(耐盐碱水稻)”科技攻关也倾注了大量心血,并提出发展耐盐碱水稻的目标:10年内,选育出耐盐性达0.3%~0.6%水平、耐pH 值9 以上的耐盐碱杂交水稻品种,在666 万hm(1 亿亩)盐碱地推广应用,平均产量达到300 kg/667 m,可以多养活近8 000 万人,以有力地保障国家粮食安全。

2015年,江苏省农业科学院与江苏沿海地区农业科学研究所、扬州大学、中国农业科学院作物科学研究所、中国水稻研究所、南京农业大学、海南大学等多个单位联合承担了国家科技支撑计划“耐盐水稻新品种选育及配套栽培技术研究(项目编号:2015BAD01B01~2015BAD01B03)”,在广泛引进、收集国内外耐盐水稻种质资源的基础上,提出并采取“实验室﹢人工盐池﹢沿海盐碱地”的“全生物量测定法”,以“耐盐指数”评价水稻耐盐性。对搜集引进的7 058 份资源和3 000 多份不同世代育种材料进行耐盐性鉴定,筛选出耐盐性达0.3%以上的各类种质530 多份,鉴定出南粳9108、盐稻10 号、盐稻12 号等14个在含盐量0.3%盐碱地种植表现较好的品种,以及在pH 值>9 的土壤中表现良好的长白九等资源。南粳9108、盐稻10 号、盐稻12 号、固广油占、京宁29 号等耐盐水稻品种,在江苏顺泰农场、宁夏暖泉农场、辽宁盘锦大洼等地进行了展示,平均产量均超过500 kg/667 m。

自2017年以来,全国掀起了一股耐盐(碱)水稻研发的热潮。国家耐盐水稻联合体(包括华东沿海籼稻组、华南沿海籼稻组、沿黄粳稻组、北方粳稻组)、江苏省耐盐粳稻联合体等相继成立并组织相关试验。通过国家或省级审定了盐稻18 号、盐稻21号、中科盐4 号、南粳盐1 号、盐田育3 号、盐田育4号、荃9 优1393、华内优086、华荃优187、广红3号、固广油占等耐盐水稻新品种(组合)20 多个,均具有耐盐性较好、抗病性强、高产稳产、米质优良等特点,正在我国沿海含盐量0.3%~0.5%的盐碱地上大面积推广应用,取得了较好的社会经济效益。

2 耐盐水稻育种研究存在的问题

虽然我国在耐盐种质鉴定筛选、耐盐基因/QTL定位与克隆、新品种选育、配套栽培技术研究以及示范应用等方面均取得了较好的研究进展,但如何加快发展耐盐水稻,真正让盐碱地变成“新粮仓”,还存在一些较突出的问题。

2.1 将耐盐水稻作为耐盐植(作)物研究重点的认识不够到位

全球约有9.54 亿hm盐碱地,我国约有1 亿hm内陆盐碱地和200 多万hm沿海滩涂盐碱地,是我国不可多得的重要的后备土地资源,综合利用潜力巨大。耐盐植物品种是盐碱地生态化、高值化利用的重要依托。水稻作为盐碱地改良的首选粮食作物,在盐碱地改良利用中具有其他作物无法比拟的优势。水稻根系本身具有分泌有机酸和吸收盐分的能力,能够降低土壤盐分,改良盐碱地。同时,由于盐碱地生产的稻米中维生素B1、硒、铁等营养成分丰富,属弱碱性大米,且色香味都不错,有利于人体健康,市场前景较好。因此,需要将耐盐水稻作为耐盐植(作)物研究的一大重点,进行长期科学研究,以培育更多更好的耐盐水稻新品种,从而更有效地利用盐碱地,扩大水稻种植面积,提高水稻单位面积产量和总产量。

2.2 对耐盐水稻品种选育研究需要进行联合创新攻关的重视不够

以江苏省农业科学院、江苏沿海地区农业科学研究所等单位为代表的我国东部沿海省份的科研育种单位,利用地处沿海地区的独特地理位置条件,采用常规与分子育种相结合的方法,相继育成了盐稻10 号、盐稻12 号、南粳9108、盐丰47 等耐盐水稻新品种,已推广应用并产生较好的社会经济效益。尽管,耐盐水稻新品种选育研究已取得了显著成效,但所选育品种的耐盐性为0.3%~0.4%,耐盐性达0.5%以上的新品种还没有。而一般盐碱地的土壤含盐量是动态变化的,又与时间(季节)、空间、雨水、植被覆盖都有很大关系。因此,需要在现有耐盐水稻品种(系)基础上进行联合创新攻关,以期尽快培育耐盐性达0.5%及以上的符合市场需求的高耐盐水稻新品种。

2.3 将耐盐水稻列为专项指南并给予长期重点支持的资助不够

随着“海水稻”种质资源的发现和利用以及耐盐水稻产业发展的需求,我国各级政府和部门加大了对耐盐水稻的关注和支持。2015—2019年,江苏省农业科学院与江苏沿海地区农业科学研究所、扬州大学等单位联合承担了国家科技支撑计划“耐盐水稻新品种选育及配套栽培技术研究”,2016—2018年江苏省科技厅也给予相应配套研究资助,项目实施取得了明显成效并顺利通过验收。2020年科技部批复湖南省农业科学院建设“国家耐盐碱水稻技术创新中心”,这是全国农业领域首批启动建设的3个国家技术创新中心之一。此后,“耐盐水稻”再也没有得到国家或省级专项和资金的稳定支持。但是“海水稻”耐盐机理基础研究还没有取得明显进展,可供育种利用的耐盐基因还不多,仍然需要对水稻盐碱胁迫的机理加强研究,努力筛选耐盐新基因和高耐盐种质,以期尽快选育高耐盐水稻品种。因此,迫切需要我国各级科技管理部门继续加大对耐盐碱水稻的关注和支持,给予长期稳定的科研项目及资金支持。

3 建议

水稻作为盐碱地改良的首选粮食作物,研究其耐盐机理,提高其耐盐碱能力,选育耐盐新品种并将其加快转化为现实生产力,挖掘盐碱地开发利用潜力,实现盐碱地高效利用,真正让盐碱地变成新粮仓,对保障国家粮食安全、端牢中国饭碗具有重要战略意义。因此,必须从全局高度,加强顶层设计,系统解决当前存在的突出问题。

3.1 尽快制定“盐碱地综合利用发展规划”,实施盐碱地生态粮仓建设行动计划

耕地和种子是国家粮食安全的2个最基础条件。盐碱地是我国不可多得的重要的后备土地资源,而我国又于2021年新制定了《种业振兴行动计划》。因此,建议国家有关部门尽快制定“盐碱地综合利用发展规划”,实施盐碱地生态粮仓建设行动计划,开展盐碱地综合利用研究和示范,这对保障国家粮食与生态安全均具有重要意义。

3.2 给予长期稳定的科研项目及资金支持,加强耐盐水稻联合创新攻关

建议各级政府或科技管理部门高度重视,继续给予耐盐水稻长期稳定的科研项目及资金支持,成立耐盐水稻产业创新联合体(联盟),开展协作攻关,收集、鉴定、筛选高耐盐种质资源,建立耐盐种质资源数据库,加强耐盐机制基础研究,搜寻可供育种利用的耐盐关键基因,在分子水平上定位水稻耐盐关键基因及进行耐盐基因的克隆,采用分子标记辅助选择技术和转基因技术培育耐盐水稻新品种,研发配套栽培技术,创新耐盐碱水稻产业发展新模式。

3.3 建立耐盐水稻特色产业技术体系,促进耐盐水稻新品种(技术)转化为现实生产力

建议在国家或省级水稻产业技术体系中增设耐盐水稻的研究方向或内容,设立岗位科学家和试验观测站,开展耐盐水稻基础理论研究、新品种选育、新技术(产品)研发、试验示范及技术培训等工作,形成“高校院所+基层科研单位+种业企业”的耐盐水稻特色产业技术体系,以加速耐盐水稻新品种及技术转化为现实生产力。