育种家背后的故事｜胡培松、王天宇获国家科技进步奖

      接下来，就让我们走进胡培松、王天宇这两位农田里的科学家，看看他们的故事。

      胡培松研究员简介

      胡培松，中国工程院院士，研究员，博士生导师，现任中国水稻研究所所长，浙江省水稻产业创新服务技术平台主任，国家现代水稻产业技术体系遗传育种功能实验室主任，中国-IRRI水稻品质与营养联合研究中心主任，国际杂交稻联盟（HRDC）专家委员会委员等职。胡培松挖掘创制了Jefferson、D50等品质改良骨干材料，广泛应用于遗传育种实践；创建了品质育种高效技术体系；育成优质专用品种53个，其中中香1号、中鉴100、中嘉早17等主导（推）品种12个，累计推广1.63亿亩；克隆有重要应用前景的水稻品质基因5个，获发明专利17项，新品种权16项。胡培松以第一完成人获得国家科技进步二等奖2项；以第一或通讯作者发表SCI论文40余篇。享受“政府特殊津贴”，百千万人才工程国家级人选，“万人计划”科技创新领军人才。

      11月3日，中国水稻研究所所长胡培松研究员牵头完成的“超高产专用早籼稻品种中嘉早17等的选育与应用”项目获国家科技进步二等奖。

      迎难而上  寻求突破  创制优良新种质

      长江中下游早稻播种季节易遇倒春寒危害，受双季稻前后茬限制生育期短难高产。继嘉育293、浙733等这些高产品种推广应用后，长江中下游地区的早稻单产在相当长的一段时期内进入了瓶颈期，难以再上新台阶，想要有所突破，就急需新的高产基因型进行遗传补充。优质米粉加工专用稻需要兼顾高直链淀粉含量和长胶稠度，但直链淀粉含量和胶稠度存在遗传连锁，高直链淀粉含量且长胶稠度兼顾的种质材料在当时十分稀缺，进行遗传改良的物质基础薄弱、技术难度大。

      针对早稻生产现状和技术难题，胡培松团队提出芽期、苗期多重低温耐冷筛选策略，开展“耐淹与耐低温发芽+芽期耐低温+苗期耐低温+早生快长”协同筛选鉴定，并运用生态、地理远缘杂交，与嘉兴农业科学研究院合作，将华南超高产品种特青2号的高产基因导入到嘉兴市农业科学院育成的早稻材料Z94-207中，构建大分离群体，分离世代以特青2号的株叶形态为“模板”，开展强化选择，后代进行苗期耐低温、早发性和产量等多重筛选鉴定，结合米粉专用稻品质指标的筛选鉴定，最终创制出高产基因型、高直链淀粉且长胶稠度兼顾的米粉专用育种种质嘉育253，成为长江中下游双季早稻改良骨干亲本。

      欲善其事  先利其器  高效平台添助力

      稻米品质评价指标众多，传统分析方法程序繁琐，费时费力。稻米品质指标的准确快速评价，能更好地助推水稻品种选育。2005年，胡培松团队联合国际水稻研究所（IRRI）成立中国-IRRI稻米品质营养联合研究中心，购置稻米品质分析先进仪器设备，引导团队成员，从攻克选择效率低、费时费力的评价体系入手，系统创建了稻米直链淀粉含量（AC）、糊化温度(GT)、胶稠度(GC)等关键指标的快速评价方法，稻米品质高效评价技术平台被国内外同行广泛利用。

      长期以来，米粉专用稻选育一直无明确的具体指标，将直链淀粉含量作为主要参考指标，忽视胶稠度、糊化温度以及淀粉精细结构等对米粉品质的影响的问题。胡培松研究员带领团队利用快速粘度分析仪(RVA)，研究了近300份水稻材料的米粉品质、理化品质与RVA特征值的关系，确立了粘滞性谱中的回生值和崩解值是米粉稻选择的关键参数，首次将RVA用于糊化温度和直链淀粉含量的定量协同测定，独创的RVA筛选米粉稻技术体系，使得选择效率提高约20倍。利用凝胶渗透色谱仪、毛细管电泳仪、差热仪等研创出绝对直链淀粉含量、糊化参数、支链淀粉链长分布等米粉特性紧密相关的综合评判指标，实现了米粉专用稻品质指标的精准鉴定，获发明专利6项。显著提高了米粉专用早稻育种效率。

      汗水浇灌  寒暑坚守  当家花旦终育成

      育种，是热情、毅力、耐力和体力的持续考验。一个品种的培育，至少要经过8轮培育；一个好的水稻品种稳定下来，起码需要6年。

      早稻选种季节，正值七月高温天气，胡培松研究员一般早上5点起床去地里，干2、3个小时的活，已经全身湿透，衣服能拧出不少水来。上来吃个早饭，换身干衣服再下田，等他再上来的时候，刚才的湿衣服已经变成干衣服了，又可以重新穿上……胡培松研究员一天下来要换上三四套衣服。寒暑交替，正是这样每年从杭州到海南，“候鸟”一样的往返、坚守，才终于有了回报。利用创制的高产基因型米粉专用早稻育种种质嘉育253，与苗期耐寒性好、结实率高的中选181杂交，结合米粉专用早稻筛选评价技术，一代代种植、选择，最终育成适应性、产量、抗性、加工专用品质等综合性状优良的中嘉早17。

• 中嘉早17在历次区试和生产试验中均表现为增产幅度大、高产、稳产、抗病，国家区试和生产试验分别比对照增产9.12%和14.71%。
• 中嘉早17整精米率高达66.7%，比一般籼稻高15个百分点，高直链淀粉含量(25.9%)、长胶稠度(77mm)，其生产的直条米粉和湿米粉，加工品质优良，尤其是断条率低，干米粉仅为1.8%，鲜米粉为8%，远优于干米粉≤5%和鲜米粉≤20%的规定标准，干米粉烹饪损失率低，仅为5.3%，优于标准规定的≤8%。
• 中嘉早17的胶稠度长、直链淀粉含量高，加工出来的米粉弹性好、不断条、不糊汤，而且也不会因为汤汁浸泡而涨糊，具有极优的米粉加工特性。
• 中嘉早17凭着“好加工”，尤其是米粉加工方面的特性优势，显著提升了商品价值，迅速风靡南方稻区，2009年，以652.26公斤的百亩示范方平均产量和704.35公斤的最高亩产刷新了浙江农业吉尼斯早稻百亩示范方纪录，湖南、江西等地加价收购，用于米粉生产，提高了农民种粮积极性。

      中嘉早17于2008年通过浙江审定、2009年通过国家审定后，在长江中下游65个县市机插、抛秧、直播、移栽等多种栽培模式均表现高产稳产，2010年农业部认定为超级稻品种，2010年至2016年连续七年被农业部推荐为主导品种，2013年起连续5年是全国推广面积最大的籼稻品种，2015年其应用1028万亩，是1991年来唯一单年应用超千万亩的早稻品种，约占长江中下游早稻面积20%，成为南方籼稻区名副其实的“当家花旦”。至2019年底，中嘉早17全国已累计推广6532万亩，增产稻谷21.3亿公斤，农民增收55.26亿元。中嘉早17和嘉育253作为亲本材料被广泛利用，不完全统计，已有30个衍生早稻品种通过审定，衍生品种推广3573万亩，社会经济效益显著。该成果解决了米粉加工优质专用粮的原料短缺问题，为我国早籼稻多用途开辟了新途径。

      情定稻路  面向前沿  矢志不移秉初心

      胡培松研究员1964年出生于浙江桐庐农村。报考大学的那一年，正是袁隆平院士的杂交水稻科研协作组获得国内首个特等发明奖的那一年。杂交水稻的横空出世，让他深受鼓舞，加上小时候挨饿和对粮食需求的深刻记忆，他毅然填报了浙江农业大学种子专业。伏首田间近三十载，胡培松研究员就想多做点科研，喜欢亲眼见证水稻落地出芽、抽穗开花，到结出大米的那种喜悦和满足感。他专心耕耘在籼稻品质遗传改良研究领域，“超级专用早籼稻品种中嘉早17等的选育与应用”获得国家科技进步二等奖，这是胡培松研究员以第一完成人身份获得的第三项国家级奖励。三次国家级奖励，是对胡培松研究员投身稻路近三十年、带领团队探索创新、执着奋进的高度认可，如今放眼湖南、湖北、江西、浙江等地田间，稻花香里皆浸润着他的心血与汗水。

      不满足于已取得的成绩，才会有前进脚步的不停息。自1988年攻读硕士被导师熊振民和闵绍楷先生领入水稻育种研究的大门，到1991年硕士毕业追随黄发松老师，胡培松研究员从此开始踏上了“稻路”之旅，其研究团队也由当初的4人发展壮大成今天的三四十人，从未停歇探索的脚步。他清醒地意识到育种研究必须顺应和贴近百姓生活需求。“水稻育种研究是一项需要持之以恒的工作”。胡培松研究员表示，在未来的研究中，他的团队将研究重心继续放在“吃得好”“吃得安全”上，选育个性化、功能性、绿色优质好品种，把科研成果写到祖国大地上，为口粮绝对安全保驾护航，让国人把饭碗牢牢端在自己手里，这就是他作为农业科研工作者的初心。相信通过不断努力、开拓创新，国人的饭碗会端得更牢，端得更好！

      王天宇研究员简介

      王天宇，中国农业科学院作物科学研究所二级研究员，博士生导师，中国农科院玉米优异种质资源发掘与创新利用创新团队资深首席，《植物遗传资源学报》副主编。主要从事玉米、谷子种质资源收集、鉴定创新及育种利用等工作。2006年8月至今任中国作物学会玉米专业委员会副主任委员；2015年1月起任农业部组织的国家玉米良种重大协作攻关联合体秘书长。近年来，以玉米高效、绿色发展为目标，致力于鉴定发掘符合绿色、高效发展要求优异种质资源并推动育种利用，拓建了国家机收籽粒玉米品种测评体系和玉米绿色品种指标体系，为全面提升我国玉米生产的国际竞争力做出了积极贡献。

      11月3日，中国农业科学院作物科学研究所王天宇研究员牵头完成的“玉米优异种质资源规模化发掘与创新利用”项目获国家科技进步二等奖。

      玉米是我国重要的粮饲兼用作物，病害和干旱是阻碍玉米产业发展的主要因素，培育抗病、抗旱新品种是解决这一问题最经济有效的途径，而加强种质资源发掘与创新是培育抗病抗旱新品种和驱动种业发展的根本。针对我国玉米种质资源多样性匮乏、育种利用种质遗传基础狭窄及研用衔接不紧密等突出问题，王天宇牵头的项目研究团队面向东北、黄淮海和西南三大主产区玉米育种和产业发展需求，20多年来，在拓展我国玉米种质资源基础上，以抗病、抗旱、配合力等重要育种性状为抓手，攻克规模化鉴定评价技术难题，实现抗病抗旱性状的规模化鉴定发掘，并在创新利用等方面取得突破，产生显著社会、经济和生态效益。

      想方设法收集引进 夯实玉米种质资源材料基础

      巧妇难为无米之炊，我国不是玉米起源国，种质资源多样性匮乏由来已久。

      为了收集到更多样的玉米种质资源，王天宇带领团队蹲点到云南、广西等地玉米种质资源“富集区”、“特色点”考察收集；针对有价值玉米种质资源收集困难的局面，还建立了“项目带动入库”、“荣誉证书”、“瑞士银行制”等措施，从全国范围内征集代表性材料；与此同时，克服重重困难与壁垒，想方设法从美洲、欧洲、东南亚等国家引进不同类型的玉米种质资源。经过多年努力和积累，使我国玉米种质资源保存数量增加了110%，地方品种种族增加到146个，国外种质资源占比从12%提高到28%，极大地丰富了我国库存玉米种质资源，实现了量与质的同步提升，不仅为我国玉米育种与产业可持续发展扩充了战略储备，也为优异种质资源发掘及育种利用奠定了扎实的材料基础。

      攻坚克难关键技术 为上万份玉米打上“专属标签”

      针对育种上急需具有抗病、抗旱、高配合力种质资源的重大需求，项目团队攻克了抗病、抗旱等6项精准鉴定技术，极大地提升了鉴定结果的准确性，在此基础上搭建了规模化精准鉴定平台，大幅提高了资源鉴定效率。

      项目团队建立了“病窝子”自然发病初鉴和人工精准评价相结合的玉米主要病害规模化鉴定技术配套，使抗病鉴定能力提高10倍以上，在新疆、甘肃、内蒙搭建的玉米抗旱鉴定平台年鉴定能力较20年前提升了约20倍。创建杂种优势类群分子划分新技术，使获得鉴定资源类群结果时间由一年缩短至15天，搭建玉米杂种优势类群划分和配合力规模化鉴定平台，填补了11137份资源的杂种优势类群信息空白。

      玉米种质资源的鉴定筛选是漫长、艰辛的，玉米生长的关键时节往往是一年中最炎热的时候，王天宇以身作则，带领团队在密不透风的玉米田中观察、记录、标记目标性状，一站就是一天，吃住田间是常态。功夫不负有心人，团队从13875份资源中规模化发掘出杂种优势类群明确的抗病抗旱资源186份，为育种利用奠定了坚实的基础。

      合力构建技术体系 高效创制玉米育种利用新材

      除了对玉米种质资源的表型性状进行“精”挑细选，该项目还利用分子手段对资源进行基因型鉴定，构建了玉米超高密度遗传图谱，从筛选出的优异资源中，挖掘产量、抗旱和抗病等相关主效QTLs/分子标记 78个，克隆基因7个，发掘杂种优势类群特征分子标记308个。

      为更高效的创制育种生产上急需的玉米新材料，团队提出了进行玉米规模化导入选择和抗病抗旱穿梭改良的新方法。以筛选出的优异资源为供体、骨干自交系为轮回亲本，获得含供体12.5%和25%的导入系6200个，通过在新疆、甘肃、北京、海南等地试验，筛选出抗旱、抗病导入系13份，经分发共享，以此为基础材料育成品种16个；经抗病抗旱穿梭育成的XP6群体抗旱性强，且兼抗小斑病和茎腐病，以其为基础育成品种6个。

      通过构建抗旱抗病种质穿梭改良、导入系种质创新、多亲本复合杂交、分子标记辅助选择等方法融合的高效种质创新技术体系，创制出杂种优势类群明确、目标性状突出的新种质46份，为可持续育种提供了优良的亲本来源。

      生产利用分发共享 推动玉米绿色发展

      项目创建“技术、材料、信息三位一体”的玉米种质资源高效共享利用体系，让优异种质资源为全国同行所知所用。

      自2005年开始，王天宇带领团队率先举办全国性的优异玉米种质资源田间展示，让育种家“看得见、摸得着、可追溯”，迄今已无偿向全国科研育种教学单位及种子企业等分发共享玉米种质资源3万份次以上，在提供育种利用的同时，还支撑科研、教学工作，推动玉米学科整体进步。

      项目构建了定向组配和定向选择相结合的玉米生态育种模式，利用创新种质育成抗病抗旱高产新品种22个，其中18个品种抗病性突出、8个抗旱性强，17个区试产量超对照8%以上，3个被选为区试对照。截至2016年，该项目培育品种已应用1.9亿亩。另据不完全统计，外单位利用项目提供的优异种质资源育成新品种94个，累计应用3.8亿亩。这些抗病抗旱高产新品种在生产中的利用，节约了农药和水资源用量，在推动玉米绿色发展中迈出了可喜的一步，取得显著经济、社会和生态效益。

      来源丨中国农业科学院作物科学研究所、中国水稻研究所、浙江日报

      编辑丨农财君

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