我在非洲培育超级杂交稻

大家好，我是徐建龙，来自中国农业科学院作物科学研究所。今天，非常荣幸能与大家分享我的水稻育种之路，以及我们团队在非洲做的一些工作。

关于水稻育种，大家肯定都知道袁隆平先生和他培育的杂交水稻。我想先跟大家讲一讲，为什么水稻育种工作很重要。

水稻是全球近一半人口的主食，在我国更是有65%的人以大米为主食，因此水稻对于我国粮食安全来说至关重要。

最近华北特别是河南出现高温干旱，南方出现了暴雨和冰雹，极端天气越来越频发，洪水、旱灾都会严重影响粮食的产量。

根据研究预测，到2030年中国粮食消费量将达到1.6万亿斤。这个形势对我们的农业生产提出了更高要求。

那怎样才能提高粮食产量呢？耕地面积已经很难再增加了，能用的化肥也基本上都用了，但还有一个环节，也就是育种环节将能继续发挥作用。从育种阶段提高作物的产量和品质，使它更高产、更抗病、更能抗击恶劣的气候条件，这就是我们团队做的主要工作。

刚才我提到了袁隆平先生的杂交水稻，我们团队采用的方式跟袁隆平先生有一些区别，我们做的叫水稻分子育种。

什么是分子育种，我是怎么走上这条道路的呢？这还得从三十多年前讲起。

我的水稻分子育种之路

1990年，我硕士毕业分配到浙江省农业科学院，主要从事水稻常规育种工作。常规育种是通过不同品种之间杂交，进而在杂交后代中选育新品种的过程。

先科普一下，我们通常看到的性状如穗子大小，谷粒颜色等都是受基因控制的，基因看不到摸不着，但基因表现出来的性状我们可以测量和选择。常规育种就是在育种群体所表现出来的各种性状中，选择对我们有利的、优秀的性状。

常规育种方法除了杂交，还有诱变，包括物理、化学和航天诱变，就是改变水稻种子所处的环境，诱导它的基因发生变化，把这些种子种下去，再从中挑选优良的后代培育种子。

但是常规育种存在明显的缺陷，比如杂交之后产生哪些性状的变异，只能等种子种下去生长之后才能观察到；诱变会产生哪些基因改变也同样不可控。所以有人戏称常规育种不是一门科学而是一门艺术，只可意会不可言传。

上世纪90年代末，随着DNA分子技术的发展，出现了一种新的育种方法，分子育种。那分子育种是什么呢？

前面说了，我们以前都是靠观察穗子的大小、谷粒颜色等这些表现出来的性状来选择水稻的优秀基因的。

现在我们可以先分析促使水稻表现出某种性状的基因，然后通过分子育种技术直接针对性状的基因进行选择，进而把各种优良性状的基因聚合起来，再结合常规育种的方法培育出具有这些优良性状的种子。

相对于常规育种基于表型选择来说，分子育种在选择效率和精准度方面具有明显的优势。我们可以在水稻处于幼苗期，甚至是在种子阶段就检测水稻是否具有某种优良基因，而不用等到它长大，等到性状表现出来之后再观察。

90年代末，分子育种这项新技术才刚刚出现，我当时就注意到了它的巨大潜力，所以我在1997年又考入浙江大学读了水稻生物技术方向的博士，博士毕业后又到菲律宾国际水稻研究所做了两年水稻分子育种的博士后。

2003年我回到国内，在中国农业科学院作物科学研究所开启了水稻分子育种之旅。

上世纪90年代，我们国家在粮食生产上面临的主要问题是要解决全国人民的温饱，所以在杂交稻基础上，袁隆平先生又提出了超级稻概念，要在产量上再上一个新台阶。目前超级稻在试验条件下的亩产已经突破1千公斤，奠定了我国水稻育种科研在国际上的领先地位。

这些年来，为了提高水稻产量，我们使用了大量的化肥和农药，虽然水稻获得了高产，但最终也造成了环境污染。化肥农药排到了江河里，病虫也对农药有了抗药性。现在我们解决了温饱之后，逐渐开始重视环境和健康，强调农业的可持续发展，不能再以破坏环境为代价。

所以，目前在袁先生提出的超级稻基础上，我们正在攻关绿色超级稻。所谓绿色，就是尽量少施化肥，少打农药，节约水资源，抗病抗虫，让水稻既高产又好吃。

我在回国工作之后一直在参与全球水稻分子育种工作，就是从全球的水稻种质资源中挖掘优异基因来改良水稻的产量、品质和抗逆性，取得了许多突破。

最近这些年我们培育和合作培育了多个优质高产水稻品种，包括“绥粳18”“吉粳809”“春两优华占”“春9两优30”等等，这些品种抗病、抗倒而且产量高，在农户那里得到了很多好评。

“绥粳18”和“吉粳809”主要是在黑龙江和吉林推广种植。2017年“绥粳18”种植面积超过了1000万亩，成为我国单个品种年推广面积最大的品种。

我们国家的水稻品种很多，单个品种的种植面积一般不会太大，目前在南方单个品种年种植100万亩就算是大品种了。

为非洲培育绿色超级稻

比尔·盖茨先生一直非常关注非洲的贫困和粮食安全，想利用中国在水稻育种上的技术和成功经验帮助非洲的农业生产。

2007年他访问中国，找到了我们实验室，我们团队当时做了个报告，跟他一起交流了我们的工作成果和经验。

当时盖茨先生还很正式地问我们，愿不愿意把中国的绿色超级稻品种和育种技术应用到非洲，帮助解决非洲人民的温饱问题？我们认为使命光荣，当即表示同意。

水稻是非洲的主粮之一，而且近年种植面积占比越来越高，但是粮食缺口依然很大，比如尼日利亚每年大概有60%的大米要依靠进口。

非洲受气候变化的影响很大，农业基础差，水稻品种培育和推广技术落后，也就相当于我们国家上世纪七八十年代的水平。

2008年，我们和盖茨基金会合作的“为亚洲和非洲资源贫瘠地区培育绿色超级稻”项目就正式启动了。

这个项目的目标就是，因地制宜地培育出适合在亚洲和非洲资源贫瘠地区种植的高产优质的绿色超级稻品种。服务的国家包括亚洲的印度尼西亚、巴基斯坦、孟加拉等，还有非洲的尼日利亚、马里、莫桑比克等，一共有18个国家。

在非洲，我们首先是把在中国培育成功的优良水稻品种带到当地试种。试种阶段我去过一次坦桑尼亚考察，发现他们那里基本没有像样的农业基础设施，种水稻完全是靠天吃饭，如果天不下雨就没有灌溉用水；另外他们也很缺农药化肥，农药化肥大多靠国外进口，所以价格自然就比较贵。

在品种试种示范期间，我们也下到田间地头，去指导农户们怎么种植水稻，包括在水稻不同生长季节如何灌水、施肥和喷药等特别具体的技能。

这张图是我们给农户们“上课”，一般我们和农户一起先到现场观摩水稻，讲解品种的特征特性，再回到这个棚子里，给农户们一一解答问题。

由于非洲跟中国的土壤和气候条件差异很大，我们拿过去100个品种试种，可能最后只有一二个品种能成功。

试种之后，我们也和非洲国家的农科院合作，把从中国带去的品种和当地的水稻品种杂交，教当地的技术专家学会培育绿色超级稻品种，还有杂交稻制种和栽培技术，让他们有自己造血的能力。

非洲本地稻种也有一些优势，比如它的抗逆性强。世界上的栽培稻分两种，一种是亚洲起源的，另一种是非洲起源的。非洲的气候条件相对比较恶劣，高温高湿，病虫害也多，所以在这个环境中生存下来的水稻的抗逆性就比较好，耐高温、抗病虫，但是产量却上不去；而我们亚洲稻种的产量很高，抗逆性相对较差，跟非洲稻种能形成优势互补。

下面这张图就是我跟当地的育种工作者一起在田地里，教他们怎么选配组合以及选种。非洲的农业科技水平相对落后，很多遗传育种的基本原理他们也不太清楚，所以我们要先给他们讲解，然后带他们到水稻现场教他们。

他们都听得非常认真，从他们的眼神中看得出来很想学，他们也特别希望能亲自到中国来学习。

这个项目进行了10年，我们累计引种了5816份优异水稻品种和品系在亚非目标国家试种和筛选，育成和合作育成79个绿超稻通过品种审定或注册，推广面积达612万公顷，帮助农民增收14亿美元，还为亚非国家培养了58名研究生，举办各类培训班50次，培训4000人次。

通过审定的绿色超级稻品种有多好？

2013年，台风“海燕”登陆菲律宾，菲律宾当地的水稻几乎全军覆没，颗粒无收。

我们与菲律宾国际水稻所合作培育的绿色超级稻在遭遇台风后又经历干旱，但很快恢复过来。正常情况下绿色超级稻每公顷能产出七吨多稻谷，台风过境后，每公顷仍然有两三吨产量。

我们的绿色超级稻抗旱耐涝又高产。经过这件事，菲律宾政府当即决定大面积迅速推广绿色超级稻。

帮助非洲建立种业供销体系

我们的这个项目在亚洲几个国家取得的效果比在非洲更好，一方面是由于非洲的农业基础设施比较差，另外一方面，虽然我们培育了很多适合当地种植的新品种，但是在非洲很难落得了地，很多小农户拿不到种子。

比如尼日利亚政府会从大的种业公司购买稻种，免费送给各大农场，但小农户偏远且分散，很难享受这个政策，他们只能自己每年留种。而他们的稻种是老品种，一年年下来，就越种越杂，产量也就越来越低。所以要想办法，让我们的绿色超级稻能真正到达小农户的手里。

2021年9月，我们与盖茨基金会开启了“帮助西非国家建立水稻种业体系”项目，从上游育种、制繁种到下游种子推广、营销，形成完整的链路，推进西非国家水稻种业体系的建设。

我们首先在西非国家试点，在尼日利亚和马里建立水稻高产示范区。我们先是租用种植面积较大、有地域代表性的农田，一边种植我们培育的绿色超级稻，一边种当地种植面积最大的品种，统一管理。

等稻谷成熟后，我们邀请周边的农户现场观摩，当着他们的面收获两种稻谷，现场测产。结果显示我们的杂交稻品种能增产50%以上，农户们一下子就被震撼了。

现场我们还免费发放种子，凡是受邀前来的农户，我们每家送两斤，让他们回去试种。这样一来，农户们的积极性就更高了。

当然，光是在示范区送种子是不可持续的，政府派发的种子还是到不了最需要的小农户手中，所以我们还正着手帮他们搭建种业体系。

我们中国已经有这样一个完整的种业推广体系，从省市县到乡镇都有各级的种子代理商，我们想把这个模式因地制宜推广到非洲。

在非洲的很多国家都有中国的种业公司，我们让他们参与到这个项目中来，再联合西非国家农业部门、种业公司一起搭建稻种供销体系。

我们在西非国家的市级、县级、乡级设置经销商，让他们自下而上地统计每年每个品种需要采购的种子量，然后由中国公司统一制繁种，再把高质量的种子通过各级经销商最终送达到分散的小农户手中，让他们真正能够种植高产优质水稻并获得增产的效果。这样才算走完了非洲水稻生产的最后一公里。

另外，把种子送到小农户手中之后，还有一个问题。即便是同一水稻品种，由于水肥条件和管理水平的差异，在试验田和在农户田里种出来的结果也不相同。一个品种在试验田里可以增产50%，实际上到农户手里可能只增产20%。

农业是一个系统工程，要提高产量，需要水、肥、药和栽培技术的配套。如果非洲当地政府在农业基础设施方面能有更多的投入，我们再把好的品种和技术带过去指导他们，那就事半功倍了。

任何事情的成功内因是关键，外因终究还是要通过内因起作用，搭建种业体系这个工作也一样，需要当地政府支持。

我们设想以点带面，把成功经验逐步向目标国家的全国范围推广，但由于非洲国家缺少经费，当地的农业部门在种业体系建设方面参与得少，我们最后能做的事情也比较有限。

“帮助西非国家建立水稻种业体系”一期项目为期2年，今年4月份结束了，虽然受到了疫情的影响，我们也做出了一些成绩。

我们验证了绿色超级稻在西非气候条件下的增产效果，比如我们的绿色超级杂交稻比当地对照品种能增产50%以上，常规稻能增产20%～30%以上，另外在推进杂交稻属地化制种方面也做了不少工作。

同时，我们也正在与尼日利亚、马里等国家的科研单位合作培育新品种，目前我们又有一些新的苗头组合在参加目标国家的品种审定试验。虽然我们帮助西非国家培育绿色超级稻和搭建种子体系的工作做了十多年，但实际上我们在非洲的工作也还远远没有结束。

中非互利合作共赢

十多年来，我们把很多好的种质资源和育种、生产经验带到非洲，希望能帮助非洲农业增产，早日解决他们的温饱问题。我们多年投入这项工作，完全是出于一种使命感。

中国已经走过了这个阶段，我们不希望非洲重复中国的老路，避免走以牺牲环境为代价的路子。非常有意思的是，非洲虽然很穷，但是他们的环境保护意识很强，很注重人与环境的和谐相处。

在这十多年的工作中，其实也不只是我们单方面地帮助非洲，非洲也为我们贡献了很多重要的种质资源。

比如，我们从非洲稻种资源中发现并克隆了水稻耐高温基因、抗螟虫基因，这些基因正好能解决亚洲栽培稻的抗逆性差的问题。

水稻开花如果遇到35度以上的持续高温，一般品种花粉就散不开，就不能完成正常地受精，对产量影响很大。因此，利用来自非洲稻种资源的耐高温基因，来改良我国水稻品种的耐高温性就非常重要了。

另外我们目前种植的水稻品种是不抗螟虫的，包括二化螟和稻纵卷叶螟等，以前要通过转基因，从微生物中转BT基因到水稻中，这个基因在水稻中表达后虫子吃了就会被杀死，但遗憾的是转基因水稻目前在国内还不允许推广。

幸运的是，我们从非洲和东南亚稻种资源中意外鉴定到二份抗螟虫资源，目前我们已成功克隆了这两个抗螟虫基因。将这两个抗螟虫基因导入到推广品种培育出抗螟虫水稻品种，这样就可以不打或少打农药了。

目前这两个抗螟虫基因已经被国内一家知名头部上市种业公司看中，未来很快会开发出抗螟虫水稻新品种。所以我们和非洲的合作是优势互补，互利互惠。

因为疫情，前几年去非洲次数少了，到了那里也因为安全原因没能多接触更多的小农户。今年下半年我准备再去一趟非洲，多做一些考察，希望能把帮助西非搭建种业体系这个工作继续推进下去。

谢谢大家！

本演讲来自“从不同的过去到共同的未来”主题演讲特别场，演讲嘉宾：徐建龙，策划：恒宇啊，剪辑：大凯，内容根据现场演讲与讲稿综合整理