水稻是世界上最主要的糧食作物之一，20世紀后半葉，以袁隆平院士為標志，我國水稻育種曾取得舉世矚目的成就，之后又面臨著高產(chǎn)徘徊的局面。
目前，探索新的水稻育種技術(shù)途徑有許多，多倍體育種是其中之一。2015年4月，袁隆平院士評論稱：“水稻今后要取得大幅度增產(chǎn)突破，多倍體水稻的應(yīng)用前景十分廣闊?！?/p>
9月13日，湖北大學聯(lián)合武漢市農(nóng)科院、武漢多倍體生物科技公司舉辦新聞發(fā)布會稱，湖北大學二級教授、多倍體水稻育種專家蔡得田為首的研究團隊歷經(jīng)近20年研究，實現(xiàn)了多倍體水稻育種的重大技術(shù)突破，大而優(yōu)的“胖”米有望3到5年內(nèi)端上市民餐桌。
上圖為蔡得田教授
9月24日、25日，全國多倍體生物育種學術(shù)研討會在湖北大學召開，中國工程院院士、國家雜交水稻工程技術(shù)研究中心負責人袁隆平，中國科學院院士、福建省農(nóng)科院教授謝華安，中國工程院院士、武漢大學教授朱英國等國內(nèi)生物育種界權(quán)威專家齊聚湖北大學，聚焦多倍體生物育種與創(chuàng)新。
創(chuàng)新成果：多倍體水稻育種取得重大突破 引領(lǐng)國際多倍體水稻研發(fā)
1999年，蔡得田教授和袁隆平院士、湖北省農(nóng)科院盧興桂研究員，在多年研究實驗的基礎(chǔ)上，在我國最先提出了多倍體育種新戰(zhàn)略：利用遠緣雜交和多倍體雙重優(yōu)勢進行育種，在雜交產(chǎn)量達到極限條件下，實現(xiàn)水稻產(chǎn)量和質(zhì)量的倍數(shù)提高。該戰(zhàn)略的基本原理是：“超級稻”（即雜交水稻）同普通水稻均為二倍體，但在“超級稻”的優(yōu)勢基礎(chǔ)上，運用多倍體技術(shù)培育多倍體水稻，就可以在“超級稻”產(chǎn)量達到極限的條件下，實現(xiàn)水稻產(chǎn)量和質(zhì)量的倍數(shù)提高。2001年，三人將這一水稻育種新戰(zhàn)略寫成著作共同署名發(fā)表，并于2002年獲國家發(fā)明專利授權(quán)。
多倍體指的是個體細胞中含有3套或3套以上的染色體。目前普遍種植的水稻，包括超級雜交水稻，都是二倍體，即2套染色體，而多倍體水稻植株發(fā)育高大粗壯，穗大粒大，比二倍體水稻重3/5以上，有米質(zhì)優(yōu)，抗逆性強，增產(chǎn)幅度大等優(yōu)點。
“不同于轉(zhuǎn)基因，形成多倍體是植物進化的趨勢”，蔡得田介紹，在自然界中，許多農(nóng)作物及果樹、樹木為多倍體，如小麥、棉花、花生、煙草、甘薯、馬鈴薯、香蕉等均為天然的多倍體植物，而巨峰類四倍體葡萄、小黑麥、三倍體無籽西瓜等是人工合成的多倍體物種，在生產(chǎn)上得到廣泛利用。多倍體水稻能比二倍體雜交水稻增產(chǎn)10%至15%。
2015年，蔡得田團隊選育的多倍體水稻結(jié)實率達到85%，突破了結(jié)實率低的技術(shù)瓶頸。“團隊歷經(jīng)十余年，完成多倍體水稻從實驗室到試驗田、再到大田種植過程中一系列理論和技術(shù)難題，在國際上率先奠定了多倍體水稻育種的基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)，建立了多倍體水稻育種的完整技術(shù)體系，將多倍體水稻育種理論成功應(yīng)用于品種選育?！?/p>
目前，該團隊通過連續(xù)多年試驗田種植，篩選出一大批育種新材料，其中20個品系具備進入?yún)^(qū)域試驗的條件，并有2個品系計劃申報省級品種區(qū)試，可進入?yún)^(qū)域試驗的水稻多倍體品系綜合經(jīng)濟性狀均顯示出明顯優(yōu)勢。
上圖為蔡得田教授展示培育出的多倍體水稻
“將用3年到5年的時間，完成技術(shù)‘三步走’，實現(xiàn)水稻單產(chǎn)增長25%的目標，屆時，‘又粗又大’的多倍體稻米有望端上武漢市民餐桌?！辈痰锰锝榻B。
攻關(guān)之路：做源頭創(chuàng)新的驅(qū)動者 院士評價“國內(nèi)外領(lǐng)先水平”
“我的名字注定與水稻有一份不解之緣”，黝黑的皮膚，專注的神情，濃厚的鄉(xiāng)音，昨日，多倍體水稻育種領(lǐng)軍人、湖北大學蔡得田教授向媒體講述自己的水稻情結(jié)：因出生于1952年土改，父母給他取名“得田”以示感恩；1972年原本應(yīng)該學醫(yī)，結(jié)果被欣賞他的招生老師安排學農(nóng)學；1975年畢業(yè)后參加湖北雜交水稻協(xié)作組，見證了第一代三系雜交稻的誕生；1986年首批主持863無融合生殖水稻課題。從1999年至今，蔡得田一直專注于多倍體水稻的育種研究。
“持續(xù)學習與創(chuàng)新，尤其是做源頭創(chuàng)新的驅(qū)動者”。1999年，美國訪問時，他讀到一篇關(guān)于化石生物倍性進化論文而突發(fā)靈感：主要糧棉油作物是多倍體，它們都經(jīng)由二倍體進化到多倍體后產(chǎn)量成倍增加，那么，利用遠緣雜交和多倍體雙重優(yōu)勢選育超級稻的做法將具有廣闊前途。
回國后，與袁隆平院士、盧興桂研究員（湖北省農(nóng)科院，時任863生物領(lǐng)域?qū)＜椅瘑T會委員）仔細研究后，論文“二十一世紀育種新戰(zhàn)略——利用遠緣雜交和多倍體化雙重優(yōu)勢進行超級稻選育”于2001年發(fā)表于《作物學報》。由袁隆平在內(nèi)的四個院士和國內(nèi)頂尖專家組成的專家組評價其多倍體水稻研究是“原創(chuàng)性育種新途徑”、“居國內(nèi)外領(lǐng)先水平”。
多年來，在那些一株株飽滿的稻穗伴隨下，蔡得田對多倍體水稻的研究從無到有，從精到尖。2012年，湖北大學與武漢同創(chuàng)工程設(shè)備有限公司開展多倍體生物技術(shù)合作，共同成立“武漢多倍體生物科技有限公司”，蔡得田教授為公司首席科學家，共同致力于以多倍體水稻為代表的多倍體生物技術(shù)的研究與推廣應(yīng)用?！翱蒲信c市場結(jié)合，做到產(chǎn)學研一體化，才能真正可能通過推廣應(yīng)用多倍體水稻實現(xiàn)緩解糧食危機的目標。”蔡得田說。
在產(chǎn)學研一體化過程中，蔡得田團隊在多倍體水稻的研究和育種上取得重大進展，獲得5000多個多倍體水稻材料，200多個優(yōu)良品系，近10個可進行品種區(qū)試的品系。“更為重要的是，多倍體水稻畝產(chǎn)穩(wěn)定，結(jié)實率達到80%以上，已經(jīng)突破困擾業(yè)內(nèi)幾十年的瓶頸?！?/p>
2013年10月，袁隆平、謝華安、朱英國等三位院士在三亞觀看了多個結(jié)實率高的四倍體水稻株系后，對常規(guī)多倍體水稻品種的結(jié)實率能達到80%以上倍加贊賞，指出這是水稻育種的一個重大突破。
2015年5月，農(nóng)業(yè)部審批通過了“國家武漢多倍體水稻育種創(chuàng)新基地”。12月，科技部農(nóng)村司和農(nóng)村中心組織專家對多倍體水稻安全性進行質(zhì)詢和研發(fā)論證，確認多倍體水稻育種是基因組的加倍，不涉及轉(zhuǎn)基因，并建議國家在“十三五”相關(guān)科技計劃中予以支持。
2016年1月，武漢市市長萬勇批示，要用“革命性”改革財政專項資金的辦法支持多倍體水稻研發(fā)和“國家武漢多倍體水稻育種創(chuàng)新基地”的建設(shè)。6月，萬勇一行參觀湖北大學蔡得田教授團隊實驗室，表示武漢市會繼續(xù)加大力度支持重大科學發(fā)現(xiàn)及研究課題。未來3－5年，市科技局、農(nóng)委、相關(guān)產(chǎn)業(yè)基金要為多倍體水稻研究項目提供有力的資金支持。
2016年9月24日，首屆全國多倍體生物育種學術(shù)研討會在湖大舉行，讓起源于湖北大學的多倍體水稻培育創(chuàng)新成果走向全國，走向世界，引領(lǐng)新的綠色革命。
研發(fā)未來：開辟水稻大規(guī)模增產(chǎn)新路徑 引領(lǐng)綠色革命
民以食為天。糧食產(chǎn)量的穩(wěn)定和質(zhì)量直接影響到一個國家的糧食安全。目前，農(nóng)藥化肥和除草劑過度施用，工業(yè)化進程帶來的環(huán)境污染，讓不少人對食品心存畏懼。
湖北大學自上世紀70年代成立水稻激光育種課題組開始，展開水稻培育研究，多年來形成了較為成熟的早稻培育團隊和多倍體水稻研究團隊。以周勇、居超明、徐國成組成的早稻培育“鐵三角”，30余年來培育稻種3800余種，其中，歷經(jīng)十余年的早稻種子兩優(yōu)287，成為我國第一個稻谷品質(zhì)達到國標一級的早稻品種，是農(nóng)業(yè)部首批確認的超級稻品種、目前唯一的國標一級超級早稻品種。截至目前，團隊已獲三項湖北省科技成果一等獎。
多倍體水稻研究團隊在基礎(chǔ)研究階段先后獲得國家自然科學基金9項資助、農(nóng)業(yè)部重點專項、湖北省科技廳、武漢市農(nóng)委和武漢市科技局的各類研究項目資助，獲批建設(shè)武漢市農(nóng)科院國家多倍體水稻育種創(chuàng)新基地、武漢市農(nóng)科院作物研究所院士工作站及武漢市多倍體植物育種研究工程技術(shù)等幾個研發(fā)平臺。2014年8月，多倍體水稻研究獲得由科技部、農(nóng)業(yè)部等6部委組織的第二屆全國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽三等獎。2015年8月，多倍體水稻研究團隊首席專家蔡得田教授榮獲2015年3551“光谷人才計劃”、“榮譽證書”。
科學研究方興未艾。2016全國多倍體生物育種學術(shù)研討會的召開，聚焦水稻多倍體育種取得的成果，借鑒油菜、小麥、棉花等農(nóng)作物取得的成功的經(jīng)驗，研討中國多倍體生物育種研發(fā)戰(zhàn)略、發(fā)展方向及應(yīng)用前景，籌建多倍體生物育種戰(zhàn)略聯(lián)盟，搭建協(xié)同創(chuàng)新研發(fā)平臺，以此推進多倍體生物育種，引領(lǐng)新的綠色革命，促進“中國種都”建設(shè)?！岸啾扼w水稻育種技術(shù)研發(fā)與推廣將開辟一條水稻大規(guī)模增產(chǎn)新途徑，不僅將改變我國糧食供給日益依賴外部市場的局面，還將重新奠定我國作為世界優(yōu)質(zhì)、安全水稻大國的地位?！辈梺喼拚搲芯吭簣?zhí)行副院長楊希雨說。
武漢多倍體生物科技有限公司董事長陳柏林介紹，武漢先后召開3次多倍體水稻項目專題調(diào)研、推進會，將多倍體水稻研究納入“武漢中國種都”和生物健康產(chǎn)業(yè)予以重點支持。
“水稻是世界上最主要的糧食作物之一，全世界仍有8億到10億人飽受饑餓，必須不斷探索新的育種技術(shù)途徑。自2001年我與袁隆平院士一起提出了‘多倍體水稻育種’原創(chuàng)性育種新途徑以來，目前我們又解決了多倍體水稻結(jié)實率低的國際性瓶頸問題，使多倍體水稻育種成為新綠色革命的推動者，一批特色的、高產(chǎn)多倍體水稻品種將首先在中國出現(xiàn)，以湖北—武漢為核心，擴展全國，影響世界，使多倍體水稻引領(lǐng)綠色革命的宏愿即將成為現(xiàn)實。”稻花香里說豐年，暢談未來，蔡得田滿懷期待。
