水稻喜温，面对低温为什么有的稻能挺过来，有的却不行？这种“抗寒”能力，是由一个基因还是多个基因在操控？经过20多年的研究，中国科学院植物研究所种康研究团队找到了其中奥妙，相关成果于日前发表于《自然》。

近期，我们专访了中国科学院院士种康，听他讲述这项研究的突破与实践意义。

“活下来，还要能生产”

《中国经济周刊》：能否用通俗的语言向读者介绍一下你和团队这次在《自然》发表的研究成果？

种康：这次我们找到的是水稻里的一个“智能模块”，它具有寒害激活、高效氮吸收与分蘖的切换开关能力。

打个比方，就像计算机里的声卡、显卡，声卡管声音，显卡管显示——水稻基因组里也有各种各样的“模块”：有的和产量相关，有的和品质相关，有的和温度感受相关。

这些模块如何有序排列，哪个管哪个，过去是个“黑箱”。我们的工作，就是把这个“黑箱”拆开看明白——每个模块到底是什么功能，模块之间如何协同，何时哪个模块起作用。

这次我们找到的模块叫“智能模块”，它有两重“智能”。

首先是“活下来”。水稻喜温，这个模块能感知外界温度变化，一旦变冷，能启动细胞防御系统，就像人冷了要加衣服。

其次是“活下来，还要能生产”。从育种应用的角度看，光活下来还不够，“半死不活”的没有生产意义。温度一回到常温，这个模块马上启动氮的高效吸收机制，让水稻分蘖增多、长得壮实，最终保证产量。

所以，它就像一个“智能开关”。冷了启动防御，回暖了启动氮高效利用和生长。团队经过多年研究，发现这种模块具备智能感知能力，还能推动氮的高效吸收，同时促进分蘖增加。加以应用，相当于给农作物上了一个能同时应对天气变化和土地不够肥沃的双重保险。

《中国经济周刊》：现代农业的生态环境下，如何平衡环境与农产品高质量发展之间的关系？

种康：现代农业生态环境的一个重要课题就是把农业生产和生态做一个很好的平衡，不能顾此失彼。

平衡这二者之间的关键，不仅是简单的“少施肥少打药”，还要在保证产量和品质的前提下，用科技手段来有效降低环境问题的影响。让品种自身更抗逆、更高效，而不是靠外部农药等的投入来硬撑。

还拿水稻举例，当前两大难题，一是气候问题导致减产，二是过量施肥造成污染。传统思路是“多施多灌”来补救，但治标不治本。

我们的做法是，从种源上找到能同时调控抗逆性和养分利用效率的“模块”。比如，我们这次找到的水稻耐寒—氮高效模块，让农民不必为了防寒而追肥，也不必为了增产而大量追肥，环境压力自然下降。

经济社会发展到现阶段，科学技术发挥的作用越来越重要，农业生产也不例外。我们的研究就是通过挖掘这些性状控制分子模块，找到科学原理、科学工具，转化为技术，去指导品种设计与培育工作，让作物产量更高、质量更好。依靠技术创新，实现农产品高质量发展。

我国水稻基础研究引领全球

《中国经济周刊》：应用“智能开关”模式的育种，是否有成熟应用的案例？给农业生产等带来了哪些助力？

种康：我们团队与合作者已经用这种思路，成功培育出了通过国家审定的品种，并推广到了田间。

我国主要栽培稻品种有籼稻与粳稻。籼稻低温耐受性较弱，主要在南方栽培，分布于华南热带和淮河以南的亚热带地区，生长期短，可以一年两季甚至三季。粳稻耐低温，通常在东北、华北等北方地区种植。

我们团队和钱前院士研究组合作，利用分子模块的育种理念培育出“嘉禾优7号”。利用从野生稻中发现的低温耐受模块，通过分子设计育种，将其导入籼稻，有效提升了品种的耐寒性。

这个品种在2018年和2019年的区域试验中，平均亩产分别达到682.40千克和702.97千克。品种的全生育期仅151.2天，比很多粳稻品种更早熟，同时还兼具优质、抗病等特性。面对低温等不利气候条件时，该品种也有卓越“韧性”，适宜在浙江、上海、江苏南部、安徽沿江、湖北沿江的粳稻区稻瘟病轻发区作为单季晚稻种植。

这对农业生产来说，有多方面意义。

首先是缩短育种周期、提升抗逆性减少灾害损失。传统育种从杂交到审定通常要10年左右，甚至更久。“嘉禾优7号”从研发到审定大约用了6年。其次，这些案例进一步验证了“分子模块设计育种”技术路线的可行性。通过基因挖掘和改良创制，能够进一步健全我国育种体系，加快选育突破性品种，加快推进种业振兴。

《中国经济周刊》：目前，我国育种研究在国际上处于怎样的位置？

种康：农业现代化，种子是基础。在我看来，分子设计育种是高效精准育种的未来方向。我们也用实践验证，用这种方法能够成功培育出优质品种，说明这个技术路线是能走通的，是可以实现的。

就水稻育种来说，我们的育种研究在国际上处于领先位置。

此前，不管是基础研究还是育种水平，东北亚和欧美国家有先发优势，领先程度较高。如今，我国水稻基础研究引领全球，水稻育种不仅在产量上不断突破，在抗虫水稻品种、在籼粳杂交稻品种、在优质食味稻品种选育方面，保持世界领先水平。据我了解，现在我国水稻育种的自主率是100%，都是我们具有自主知识产权的品种。

有了自主的品种，才能够实现自由生产。用自己的手攥紧中国种子，才能端稳中国饭碗，才能实现粮食安全。

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