海水稻:种进沙漠的粮食

作者:毕坤来源:科普中国-科普融合创作与传播发布时间:2020-11-20

那么什么是海水稻呢?海水稻又是如何被发现的?

近日,各大新闻网站争相报道,由袁隆平“海水稻”团队和江苏省农业技术推广总站合作试验种植的耐盐水稻,在江苏如东栟茶方凌垦区进行测产,“超优千号”耐盐水稻的平均亩产量达到802.9公斤,专家表示这创下了盐碱地水稻高产新纪录。海水稻因为其耐盐碱的神奇特性,备受社会各界关注。


海水稻:沙漠变绿洲的先锋战士

海水稻,是耐盐碱水稻的形象化统称,因其能够在海边滩涂等“海水经过”的盐碱地生长而得名。只听名字,可能会有人以为海水稻是生长在大海里的水稻,其实,海水稻只是不惧怕海水的短期浸泡。

一般地,普通水稻种子在盐度超过0.3%的盐水中无法发芽,植株无法吸收水分,会因脱水而死。海水稻刚好相反,在0.9%-1.2%浓度的盐水中都可以正常发芽。海水涨潮时,水稻秧被海水淹没三四个小时都没有问题,退潮后海水稻长势更快。

  

重度盐碱土地与海水稻

图片来源:新华社记者 高晗

本是寸草不生的盐碱地、沙漠,海水稻却有可能成为使沙漠变青山的先锋战士。这是为什么呢?

众所周知,生物的性状主要由基因决定。据全基因组测序与比较转录组分析,通过与89个国家的3000个水稻品种基因组数据库序列比较发现,海水稻是一个相对古老的籼稻亚种,独有变异64869个,并存在大量盐诱导基因。这种独特的基因,可以帮助海水稻在盐碱环境中茁壮成长。

经观察,海水稻根系格外发达,根深可达30-40厘米。植株比普通水稻要高大许多,成熟后的稻穗长度可达23厘米。有这些特殊的生理构造,海水稻不仅耐盐碱,还具有抗涝、抗病虫害、抗倒伏等优良特性。因此,在生长过程中,它不需施用肥料、农药,所产稻米虽呈胭脂红色,却是真正的绿色食品。

  

海水稻

图片来源:澎湃新闻记者 郑朝渊

海水稻的稻谷具芒刺,对果实起保护作用,这是很明显的野生稻特征。而海水稻,正是从一株野生稻的意外发现开始的。

海水稻是如何被发现的?

资料显示,国际上开始研究培育耐盐水稻品种,还要追溯到90年前,斯里兰卡发现强耐盐地方品种Pokkali。1944年至1945年,印度制定了耐盐水稻的杂交育种计划,推广水稻耐盐品种Kala Rata l-24和Bhura Rata 4-10、孟加拉培育耐盐水稻品种BRI、BR 203-26-2、Sail等。1970年以来,国际水稻研究所(IRRI)从 9000份水稻品种和家系中,鉴定出10份耐盐品种,包括Pokkali、Getu和Nona Bokra等材料,为水稻耐盐性品种选育提供了技术储备,并在1979年提出了水稻耐盐鉴定标准和方法。此外,巴基斯坦、日本、美国、英国、澳大利亚等国也相继展开了水稻的耐盐性研究。

我国在耐盐水稻的研究方面起步较晚,始于1981年召开的“全国稻麦抗盐碱协作会议”,“七五”期间把稻种资源的耐盐碱性鉴定作为国家科研项目,并开展全国协作。

近年来,媒体上刮起的海水稻风暴,源于广州湛江的陈日胜。1986年,林果专业毕业的陈日胜随罗文列教授在湛江遂溪县虎头坡开展海滩红树林资源普查时,在芦苇地里无意间发现一株野生水稻,并细心取下那株野生海水稻的522粒种子,从此开启了一条与海水稻交织在一起的人生道路。

  

陈日胜在海水稻试验田中

图片来源:中新网

陈日胜从零学习水稻选育,由于试验周期长,花了5年时间最终选育定型名为“海稻86”的新品系。1992年起,陈日胜不断培育并将海稻86推广到全国各地的盐碱地上试种,范围逐渐扩大到3000亩,亩产从50千克增长至150千克。2014年,经农业部组织水稻专家现场考察,海稻86被一致认为是一种特异的水稻种质资源,具有很高的科学研究和利用价值。陈日胜默默耕耘近30载,终于天下皆知。

“杂交水稻之父”袁隆平院士在考察过海水稻后,致信时任科技部长万钢,称海水稻具有极高的科学研究和利用价值,不亚于雄性不育野生稻。他整合各方面资源,牵头成立青岛海水稻研究发展中心,将耐盐碱水稻推广到高海拔的青海省格尔木市、迪拜热带沙漠地区等不同生态区,并结合水稻杂交技术,将海水稻亩产提高到600千克。

海水稻的价值与未来

海水稻可以利用盐碱地等传统不可利用土地,一定程度上保障粮食安全,可有效应对粮食安全面临的严峻挑战。据联合国粮农组织预计,全球仍有8.2亿人遭受饥饿,而9.5亿公顷盐碱地没有得到充分利用。据测算,中国有2亿亩盐碱地具备种植水稻潜力,若种植海水稻亩产250千克,可增产粮食5000万吨,将多养活约2亿人。

  

工作人员收割海水稻

图片来源:澎湃新闻记者 刘霁

多地实验表明,通过连续3-5年种植海水稻,可以将盐碱地改造成为可供普通作物耕种的土地。有的地方通过种植海水稻,改变了盐碱地区域小环境,甚至引来了白鹭等鸟类栖息,一定程度上恢复了生物多样性。

目前,虽然经过基因组测序,填补了海水稻分子研究的空白,为耐盐新品种的培育奠定分子基础,但是耐盐机理具体是什么,还有待科学家们对海水稻基因进行深入分析。随着耐盐程度的提高,目前仍存在争议的海水稀释灌溉问题,应会在一定程度上得到解决。

参考资料:

1. https://xueqiu.com/5124430882/160943911?page=1

2. 龙飞. 不同区域水稻施肥有别[J]. 种植与养殖, 2011, 000(021):9.

3. http://news.gdzjdaily.com.cn/zjxw/content/2017-08/25/content_2239099.shtml

4. https://www.sohu.com/a/195717100_260616

5. http://www.chinanews.com/gn/2018/01-03/8414831.shtml

6. http://www.xinhuanet.com/2018-07/20/c_1123151882.htm


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