问题:传统稻作一年一种,劳力与成本压力日益凸显 水稻是我国重要口粮作物之一。
长期以来,主栽栽培稻多为一年生作物,成熟结穗后植株衰老,完成一个生长周期即逐步死亡。
对种植者而言,这意味着每年需要重复育秧、插秧(或直播后整地)、田间管理等环节。
随着农村劳动力结构变化、用工成本上升,特别是在山地丘陵、坡耕地等机械化程度相对不足地区,稻作生产面临“种得起、管得住、收得稳”的现实挑战。
如何在保障产出的同时降低重复耕作与移栽投入,成为稻作科技创新的重要方向之一。
原因:从“杂交拼图”到“机制解析”,找到多年生的关键开关 最新发表的研究聚焦于野生稻为何能够多年生存活这一基础科学问题。
科研人员通过解析野生稻多年生长的内在机制,首次确认并锁定了决定其多年生能力的关键基因,并将相关基因功能在栽培稻背景中实现验证,进而培育出能够跨季持续抽生新叶、完成多次生长循环的多年生水稻材料。
据介绍,该材料在结穗的同时仍能维持较强的营养生长能力,表现出“上部结果、下部更新”的特征,最长已连续生长超过两年(约26个月)。
与此前多年生水稻研究路径相比,此次进展更突出“机理清晰、靶向明确”。
此前云南大学团队曾通过栽培稻与野生稻远缘杂交等方式获得多年生水稻品种,相关成果入选《科学》杂志2022年度十大科学突破。
业内人士指出,远缘杂交能够带来多年生性状,但由于亲缘关系较远,育种周期往往较长,且关键性状形成机理仍需持续阐释。
此次研究以关键基因为抓手,为后续通过分子设计与精准育种改良多年生性状提供了更明确的路线图,有望在不明显削弱栽培稻既有优良性状的前提下,缩短创制新品系的时间窗口。
影响:有望减少重复耕作投入,但与多季稻、再生稻并非同一概念 需要澄清的是,多年生水稻并不等同于多季稻或再生稻。
多季稻是利用不同地区光热条件实现一年两熟或三熟,但每季收获后仍需重新播栽;再生稻则是一种栽培技术,通过头季收割时保留稻桩促使腋芽再生,实现当年二次收获,但来年仍需重新种植。
上述两种模式本质上仍围绕一年生栽培稻展开,而多年生水稻的目标是实现“一次建田,多年利用”,减少年度性育秧插秧及整地频次。
从潜在效益看,多年生水稻若能稳定实现可观产量与品质,一方面可降低劳动强度与用工成本,另一方面有望减少耕翻频次,提升土壤结构稳定性,在部分生态脆弱区具有一定意义。
但也应看到,该研究目前仍处基础研究与材料创制阶段,距离大规模推广应用尚有明显距离。
研究团队也提示,现阶段尚未进入系统性大田示范,关于产量是否可达主栽常规稻水平、稻米品质口感如何、抗病虫性与抗逆性是否稳定等问题,还需要进一步试验数据支撑。
对策:围绕“长寿”与“高产”的平衡,补齐品种与栽培两端短板 下一步攻关重点在于把多年生能力转化为稳定的生产力。
业内分析,这项技术面临两类关键任务:其一是遗传改良层面,需在保持多年生特性的同时,提升结实率、千粒重等产量构成因素,解决“营养生长强、繁殖生长弱”可能带来的减产风险;其二是栽培管理层面,多年不翻耕可能引发养分供给、病虫草害累积、宿根更新退化等新问题,需要形成配套的肥水管理、病虫草绿色防控与轮作休耕等技术体系,避免因投入结构变化导致成本上升或生态压力加大。
在区域适应性方面,专家普遍认为,多年生水稻的优先应用场景不一定是高标准农田集中连片的平原主产区,而更可能在劳力紧缺、地块破碎、机械化难度较高的山地丘陵与坡耕地等区域体现优势,通过“减少年年重建”的方式提升稻作可持续性与可达性。
具体适种范围仍需通过多生态点试验加以确认。
前景:从实验室走向田间地头仍需时间,但为稻作变革打开新空间 从“发现现象”迈向“解释机制”,再走向“定向创制”,此次研究把多年生水稻从概念探索推向可验证、可迭代的育种路径。
展望未来,随着关键基因作用网络的进一步厘清,以及与优质、高产、抗逆等性状的协同改良,多年生水稻有望在特定区域形成差异化供给,成为提升稻作韧性、应对劳动力约束的一项重要技术储备。
与此同时,相关成果也将为多年生禾本科作物研究提供可借鉴的方法体系,推动基础研究与农业应用更紧密衔接。
当古老的稻作文明遇上现代基因技术,这场"一劳多获"的农业革命正在重新定义粮食生产边界。
科学家们从野生稻中找回的不仅是沉睡的基因,更是人与自然和谐共生的智慧密码。
随着研究的深入,这项技术或将成为保障粮食安全的新支点,为全球可持续农业发展贡献中国方案。