一粒稻种的初心

222
2267
0

我是一粒稻种,我的名字叫节水抗旱稻,是顺应中国农业缺水,但水稻生产又耗水的瓶颈而被育种家培育出的栽培稻新类型。我的家乡在中国,在我出生前,这里已经变得非常缺水。中国与埃及、卡塔尔一样,是一个干旱缺水的国家,也是世界13个贫水国家之一,人均水资源占有量仅有2200立方米,是世界平均水平的1/4。到2020年之前,中国农业缺水将达1200亿立方米,而水田灌溉消耗了50%以上的农业用水。缺水又费水,是水稻种植的大瓶颈。如果稻种可以突破环境的局限,无论是在水田还是在旱地都能种植,那对摆脱中国缺水和农业耗水的现状非常有意义。我就是在这样的环境下出生的,我的初心就是致力于解决栽培稻缺水问题。

Image title

实验田中,干旱条件下节水抗旱稻与普通水稻的对比,绿色的是节水抗旱稻



我兼具水稻和旱稻的优点

科学家们说我是近年来稻种中的新秀,集水稻高产优质和旱稻节水抗旱的优点于一身。那么,什么是水稻,什么又是旱稻呢?

栽培稻有水稻和旱稻之分,顾名思义,水稻生长在水田里,旱稻生长在旱地如山坡上。水稻和旱稻生长在不同的环境中,因此具有不同的优势和劣势。水稻具有高产、抗倒伏等优点,但一遇上旱灾就会处境艰难,大量减产。从中国的农业现状来看,旱灾时有发生,严重影响着农业丰收。旱稻具有抗旱性、水分利用率高、易栽培等特点,但是产量仅为水稻的1/3,只在云南、贵州和广西等多山地区有少量种植,目前已是一种濒危的种质资源。那么,能不能研发一种既有高产出、又能扛天灾的超强版栽培稻品种呢?科学家们让我应运而生。

我是通过杂交选育出来的。杂交选育的本质就是优势互补,把不同品种的优势培育到一个新品种身上。要有像我这样美貌又有才的孩子,当然得先找到肤白貌美的妈妈和才华绝伦的爸爸才行。科学家说,他们为了找到我的爸爸妈妈,费了老大劲了。那时候为了筛选出不同抗旱机制的稻爸爸和稻妈妈,也就是亲本,他们经常下地。为了在上万株不同稻种中找到最好的亲本,即使是烈日当空,晒到皮肤黝黑,他们也从不言弃。科学家们不再是端坐实验室的高精尖,而是正午锄禾、汗滴禾土的老农夫。

找到亲本,就结束了吗?这只是开始。有的旱稻亲本根系发达、有的水稻亲本优质高产,找到白富美妈妈与高富帅爸爸以后,科学家们还需为他们举行婚礼、让他们孕育后代。此后还要在水稻与旱稻的杂交后代中,进一步筛选聚集了父母优点的后代,再次纯化,最终才能获得像我这样珍贵的稻种。这个过程需要一个育种专家与他的团队花上3-5年的时间,才能找到节水和抗旱性能都相对较强的稻种。

既然我身兼两类栽培稻的优势,那我具体是怎样节水、抗旱的呢?

Image title

长在山坡上的旱稻



我是高效用水的好孩子!

我高效用水,说的是我一生中爱惜水资源、能减少水分消耗的好习惯。这要从两方面做起,一是高效地利用降水,二是发挥我的潜能,提高我自身的水分利用效率。从这两方面发力,那么我的整个生命过程能大量减少水分的消耗。

在农业生产中,不以高产为前提的节水抗旱,都是耍流氓。我的一生不同阶段对水分的需求不一样。我在孕穗期(营养与生殖生长并进的时期)和灌浆乳熟期(谷粒中营养物质积累、谷粒变硬的时期)是对水分最敏感的时候,我需要大量的水分帮助我生长。如果这段时间我正好赶上了雨季高峰,那我会努力利用降水实现自身生长,以保障高产。等过了这段关键时期以后,即使旱期来临,我的产量也不会受很大的影响。

我的水分利用效率,表现在我生命过程中需要喝水的量、以及我在特定水分状态下的产量这两方面。有科学家做过一个对比实验,当灌溉量为100%时,我们节水抗旱稻大家族中的成员“旱优73”和水稻品种“扬粳4038”,它们的产量并没有显著差异。当灌溉量为80%时,“旱优73”减产不会很明显,水稻品种“H优518”产量会下降25.5%;如果是在同样的产量下,“旱优73”要比“H优518”节水20%。当灌溉量减少到60%,节水抗旱稻“WDR129”的产量变化并不明显,但水稻“扬粳4038”的产量会降低16.87%;在同样的产量下,前者要比后者要节水40%。

没有对比,就没有伤害。我在水分充足的条件下,产量毫不逊色于水稻。而在干旱条件下,我的节水优势就凸显出来了。我是不是个多面手呢?

节水抗旱稻品种“旱优73”



作物的避旱性和耐旱性,更有农业前景

科学家说,我的抗旱能力不是一般强,那我到底有什么样的抗旱机制呢?

其实植物会利用各种抗旱的策略逃出生天。植物的抗旱性指的是在干旱条件下维持自身生存或繁殖的能力;对于作物而言,抗旱性的内涵主要是指在干旱条件下尽可能减少产量损失的能力。植物非常机智,在干旱环境下有多种抗旱的办法,会表现出逃旱性、避旱性和耐旱性等多种特性。

比如在野生环境中,有些植物会有逃旱性。如果它感受到干旱缺水的环境信号,它会提前开花结果。不过前提是要付出代价,这会导致作物大量减产、降低品质。这种逃旱性的农业前景并不好,而对于农业生产颇有意义的,是避旱性和耐旱性。节水抗旱稻的抗旱性是综合能力的表现,综合抗旱能力强的品种,有的是避旱性强,有的是耐旱性强。例如,节水抗旱稻品种“沪旱3号”避旱性强,但耐旱能力低。

Image title

2016年贵州遵义,严重干旱条件下,节水抗旱稻依然顽强生长



我的避旱性

避旱性指植物面对干旱时找水的能力与保存水分的能力。就像在沙漠里,有的人可以根据蛛丝马迹找到水源;有的人则昼伏夜行,尽量少去太阳底下减少出汗。植物也是一样的,在干旱变得严重前,有些植物对环境发出的干旱信号异常敏感,然后会调动一切能力促进根系生长,向地下寻找水源。这是因为干旱会让土壤水分形成上下梯度,即使土壤表面很干燥,但在土壤深处可能仍会有一定的水分。植物的根每深一寸,就可以在干旱中多熬个几天。而旱稻的根,可以长得很粗很长,有利于它向更深的土层中吸取水分。因此,旱稻堪称稻界的沙棘类植物,会形成“地上一把伞,地面一条毯,地下一张网”的顽强状态。

有的节水抗旱稻,会在接受干旱信号后,在白天炎热时关闭气孔或使叶片卷曲,减少因蒸腾作用带来的水分散失;又会在晚上与清晨凝露时,打开叶片张开气孔,去实现基本的生命活动。您可以把植物的气孔理解为类似人体的毛孔,气孔调节能力越强,植株也越能更好地保持水分。

Image title

节水抗旱稻品种“沪旱3号”



我的耐旱性

耐旱性是指当生物体脱水后,耐受干旱、维持生命的能力。水分会在植物的细胞内进行渗透调节,在细胞内分泌出各种糖分、氨基酸等小分子物质,提高细胞的渗透势(渗透势越高,越容易从外部吸水,水分流失越少),锁住水分不让其扩散到细胞外。这样,即使在缺水环境下,因为植物细胞仍有一定的水分,所以植物就能维持相对正常光合作用与其他代谢,变成“一只旱不死的小强”。

当植物脱水以后,细胞内代谢会失去平衡,产生很多氧自由基。氧自由基这个家伙有点坏,会让人衰老、诱发癌症,也会破坏植物的细胞膜结构会使蛋白质变性,无法正常地折叠、组装、发挥正常的功能,让植物细胞残忍地死去。植物当然不会束手就擒,它奋起反击。

有些植物有强大的活性氧清除能力,会产生一些还原性的蛋白酶或者维生素C、胡萝卜素这样的代谢物,来清除氧自由基这个坏家伙,使植物细胞免受伤害。这种清除能力越强,植物的耐旱性自然也越强。另外有些植物则能产生一些保护性的蛋白或代谢物。它们本身不会与氧自由基产生反应,但可以在脱水的条件下,保护其它蛋白行使正常功能,维持植物的正常生命活动。

节水抗旱稻有很多品种,抗旱性比水稻要强,而且不同的品种,也有不同的抗旱基因。节水和抗旱是我最显著的优点,我在水田种植可以不用淹水,节水50%以上,减少了农药化肥施用,产量米质与水稻持平;我在旱地种植时,可像小麦一样旱种旱管,稳产增收。这是不是上了“双保险”呀?

如果气象预测下一年是旱年,那么播种时就可以推广节水抗旱稻,来应对气候对水稻产量的影响。广大农村的空巢老人们,再也不用为稻田没浇水而发愁了。

Image title

安徽阜南,农民为长势喜人的节水抗旱稻点赞



我推广得怎么样了?

我有这么好的节水抗旱能力,那目前推广得怎么样了?

科学家跟我科普,中国农业发展到2020年,要基本形成资源节约型、环境友好型农业生产体系。我可以大显身手了呢!传统的水稻种植中,伴随着大量淡水资源的消耗,农药化肥的过量使用,进而导致严重的污染,以及温室气体的大量排放等环境问题。经过二十多年的探索,由于我们在节水节能上带来的经济效益和生态效益,科学家们用这一成果获得了国家技术发明二等奖。

我出生在上海,在湖南、海南、安徽、江西等地,都有我迎风飘扬的身影,目前种植面积已经超过了300万亩。由于引种周期长、成本高等原因,我更适合大户种植。我在推广的过程中总会遇到一些挫折,但我一点也不气馁。全世界人民都非常欢迎我到他们的家乡落户。我现在已经拿到了走出国门的签证,也得到了“盖茨-梅琳达”基金的资助。随着“一带一路”战略的深化,我已经在尼日利亚等非洲缺水国家,以及印度等亚洲产粮大国开始了试种示范,取得了不错的口碑,很受当地农民的欢迎。我希望通过我的努力,能向“一带一路”沿线国家展现中国“世界粮仓”的风范。在未来,节水抗旱就看我的!


供图:上海市农业生物基因中心



科学出处:

罗利军, 梅捍卫, 余新桥, et al.节水抗旱稻及其发展策略[J].科学通报, 2011, 56(11):804-811.

高欢, 赵洪阳, 聂元元,等.节水抗旱稻研究进展及其在水稻绿色生产的作用[J]. 上海农业学报, 2017, 33(6):123-128.

柏秀芳, 贾琳, 胡超,等. 节水抗旱稻在湖南的发展前景与策略[J]. 湖南农业科学, 2016, 17(8):25-27.

杜兴彬, 陆金余, 高林,等. 不同栽培方式下节水抗旱稻“旱优3号”的产量及经济效益分析[J]. 上海农业学报, 2011, 27(2):34-37.

杜兴彬, 赵洪阳, 张剑锋, et al.节水抗旱稻在上海的发展[J].中国种业, 2018(6).

毕俊国, 谭金松, 张安宁, et al. 灌溉量对节水抗旱稻产量及水分利用效率的影响[J]. 上海农业学报, 2019(3):7-10.

评委点评 评语汇总
匿名 2019-09-12 00:22

文章总体语言清晰,结构完整,介绍了抗旱稻的一些信息。文章中大多选用了描述性的语言,有点平铺直叙,趣味性不足,作者可以在这方面再下下功夫。

匿名 2019-09-07 23:06

稻种的初心,题目中规中矩,但缺少吸引眼球的特质。文章翔实地介绍了节水抗旱稻的由来,优势及应用。文章配图恰当,图文并茂。

匿名 2019-09-06 21:07

文章通俗易懂,能清楚明白地介绍旱稻的优势特点,很好地科普了这一农业新成就。文学创作上采用第一人称,但是缺少情节发挥,内容代入感稍显不足。在科学事实陈述上,如果能采用一些说明方法,就能更具说服力。但整体上看,这还是一篇不错的科普文章。

匿名 2019-09-02 17:55

写的全面,具体,科学性不错,不过任何科学领域都应该是一分为二的完全只讲优点,不讲缺点就类似广告了。

我要评论
最新评论

投票需在微信中进行!

请在微信中访问本页面!