
人物速写:实验室的阳台上,一盆盆水稻秧苗长得正旺。工作人员掐下玉米粒大小的一片叶子,为接下来的实验做准备。可别小看这些翠绿的小植株,它的身体里可藏着数不尽的奥秘。研发人员要做的,就是利用技术手段探索奥秘,找到香味、高产等优点的“基因密码”,从而加以培育利用。
套上雨靴,戴上草帽,挽起袖子,顶着38摄氏度高温日晒,一脚踏进水稻田……这些正弯着腰熟练插秧的人,不是农人,而是来自山东农科院种质资源创新利用团队的科研人员。
6月18日,刚刚结束了章丘区明水街道水稻插秧工作的成员,一大早又紧锣密鼓地收拾起工具箱,赶往位于济宁市的试验田。
试验田里种下的,是由“明水香稻”培育出的71个水稻杂交品种。团队的任务,是要在今年秋收时节,从中选出最完美的“选手”。
识香

实验室里,展示着一把明水香稻“大红芒”的干枯稻穗。团队带头人张士永饶有兴致地给记者讲起了它的“前世今生”。
“明水香稻是一个非常古老的品种。新中国成立后,咱们山东省曾梳理出了126个农家水稻品种,现如今大都已经不再种植,而明水香稻是少数还在种植的品种之一。同时,明水香稻也是我们国家知名的香稻品种,2022年还被评为国家十大优异种质资源。”为什么明水香稻能从历史长河中流传下来?必定有它的过人之处。“它的香味非常浓郁,闻着也香,吃着也香。”张士永说,味香,正是明水香稻在“历史淘汰赛”中胜出的关键所在。
明水人种植水稻的历史悠久,平整肥沃的土壤,百脉泉的丰沛水源,给明水香稻创造了得天独厚的生长环境。如今在济南,明水香稻仍有口皆碑,当地人对其有着“一朵花香飘坡头,一家饭香邻里间”的美誉。

然而,虽然香味超群,但明水香稻“大红芒”株高可达1.3米,大风一吹就容易倒,抗倒伏能力差;且这一品种产量比较低、亩产只有150到200公斤;它仍存在不少短板。张士永从1992年开始研究水稻培育,自组建这支团队以来,就立志要与团队成员们放大明水香稻的优势,补齐它的短板,培育出更“高阶版”的明水香稻。
而在这个过程中,最关键的是要找到明水香稻“香”的来源。
寻香
“那如何用科学解释明水香稻的香味?”

面对记者的问题,实验室里,张士永用一张A4纸当作“小黑板”,通俗地向记者讲解起了决定水稻遗传特征和性状的12条染色体。如今,利用实验室里独有的高分辨率熔解曲线(HRM)技术,研发人员利用2毫米的叶片样本就能够判断这一株水稻有没有香味基因。
“水稻香味主要受到第8号染色体甜菜碱脱氢酶基因(BADH2)的控制。研究发现,明水香稻之所以香,是由于这一基因中的第十三外显子+8601位置的C碱基突变成了T碱基,这个点位突变是十分偶然且稀少的,而正是这个突变改变了它的命运,给它带来了独特的浓郁香气。”2019年,张士永和团队成员开始研究明水香稻的“香味密码”。2024年,他们这一学术发现被NCBI(美国国家生物技术信息中心)收录,纳入“基因银行”。


找到了香味密码,研发人员开发了相关的分子标记,能对这一基因进行监测和跟踪,确保在杂交过程中不会丢失香味基因,在保持香味这一优势的基础上培育出更符合市场需求的水稻品种。


在保留明水香稻香味和“红芒”特点的基础上,研发团队开始改良株高、增加产量,培育新品种“红芒十三香”。刚刚在明水的稻田里插下的这些秧苗,保留了“红芒”和香味这两个性状,是“红芒十三香”71个不同的“小品种”,它们都是明水香稻的后代。

留香
5月育秧,6月插秧,9月收获……这又是一场淘汰赛。秧苗在阳光的滋养下奋力拔高,团队人员也翘首期待着这场比赛的结果。

“待到今年秋天,我们将通过产量、抗病性、抗倒伏能力、加工品质、食味品质等很多个方面进行综合评价,选出其中最好的品种扩大种植。”稻田里的生长记录,实验室里仪器检测的数据,还有他们亲手蒸出的大米饭……衡量一个品种好不好,团队成员用到很多技术手段和方法。

水稻试验田里,虽然秧苗还很幼小,但团队的计划却已十分明晰。
“与紫米杂交从而增加花青素的含量,我们能培育出香味浓郁的紫米;与糯米杂交,我们能培育出黏性大、适合包粽子的香糯米……”张士永坚信,明水香稻的系列化培育,不仅能为粮食市场带来更丰富的品种,给消费者带来更多样的选择,还能结合章丘明水当地的水稻文化和文旅产业,形成一个“稻米生态文旅圈”。