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目录:党旗耀水乡 2022-09-05 17
创建美丽庭院既是促进乡村振兴、加强美丽乡村建设的一项重要内容,又是涵养文明家风、弘扬传统美德的有效载体。“美好环境与幸福生活共同缔造”活动开展以来,大同湖管理区积极扎实开展“宜居小区”“美丽庭院”创建评选活动,不断提高居民素质、提升社会文明程度,推动美好环境与幸福生活共同缔造。
走进洪湖市大同湖管理区农艺社区,整洁的院落和道路、错落有致的住房和花草,阵阵花香掩映着声声欢声笑语。置身其中,处处呈现出一幅欣欣向荣、风景如画的景象。
“房前屋后的环境卫生打扫干净了,院子里种上些花草,心情也舒畅了,我家还被评为‘最美庭院’了呢。”站在自家小院里,居民蔡文翔很是满意。蔡文翔在这里生活了八年,他家的小院,干净整齐,绿树环绕,鲜花簇拥,藤蔓植物爬上了二楼的小阳台,庭院内小桥流水、舒适温馨。他告诉记者,空暇时他也喜欢养花弄草,他在自己家的庭院中修整土地、养花,使得庭院内外到处都是绿色,整洁又美观。
活动中,通过以居民群众观摩互评、达标考核、视频展示、网络投票等方式,开展“美丽庭院”评选,发动群众参与到“宜居小区”、“美丽庭院”创建活动中来,掀起了“美丽庭院”创建热潮。
群众向往的美好生活不在别处,就在他们自己的前庭后院里,望得见山、看得见水、记得住乡愁。环境越来越美,健康、文明成为风尚,乡村就是人人向往的桃花源。近年来,洪湖市大同湖管理区始终围绕美丽乡村建设目标要求,开展以“宜居小区”“美丽庭院”创建评选活动为载体,进一步调动广大居民群众参与美丽乡村建设的积极性和主动性,提升广大居民群众生态宜居的品位,推进乡村文明风尚建设,为人居环境整治提供强有力的支撑动力,推动美好环境与幸福生活共同缔造。
农田土壤重金属超标怎么解决
“出污泥而不染”的大米
7月上旬,中国科学院亚热带农业生态研究所研究员黄道友带着团队的研究成果飞赴云南,在一个学术交流会议上讲解如何利用“VIP+N技术模式”,实现在重金属超标农田里安全生产大米的愿景。
这个自上世纪90年代就开始执著于农田污染与粮食安全的团队,在湖南等地,以10多年的技术集成,慢慢地让上百万亩的污染农田生产出放心的粮食。
受污染的土地
2014年4月,当时的环境保护部和国土资源部联合发布了《全国土壤污染状况调查公报》(以下简称《公报》)。
这份历经8年调查才公之于众的《公报》说,实地调查的630万平方公里土壤显示,全国土壤环境状况总体不容乐观,部分地区土壤污染较重,耕地土壤环境质量堪忧,工矿业废弃地土壤环境问题突出。全国土壤总的点位超标率为16.1%,耕地、林地土壤点位超标率都上了两位数。
湖南多位高校和企业界环保专家指出,镉、汞、砷三类重金属的污染,在长江以南地带较为严重,湖南概莫能外。广东省生态环境技术研究所研究员陈能场认为,我国土壤镉含量从1990年算术平均值0.097mg/kg,上升到2014年的0.3mg/kg,这表明有大量的污染物镉进入土壤。
那土壤镉污染
据了解,当环境受到镉污染后,镉可在生物体内富集,通过食物链进入人体引起慢性中毒。镉损伤后患者易出现糖尿、蛋白尿和氨基酸尿。而镉的吸收,会使骨骼的代谢受阻,造成骨质疏松、萎缩、变形等一系列症状,进而导致骨软化症,周身疼痛,称为“痛痛病”。此外,慢性镉中毒对人体生育能力也有所影响。它会严重损伤Y因子,使出生的婴儿多为女性。
探求解决之道
国家科技支撑计划“重金属超标农田安全利用”项目首席专家黄道友告诉中国青年报·中青在线记者,早在上世纪90年代,农田重金属污染已有征兆。但因为问题不是很突出,而且国内当时关注的是粮食是否够吃,污染的问题没有提上议事日程。
进入新世纪,株洲马家河镉污染事件,凤凰铅锌矿区镉铅污染事件,郴州陶家河流域镉铅砷污染事件,浏阳镇头镉污染事件……湖南境内系列环保事件的发生,让耕地重金属污染引发的一系列农产品质量安全问题,成为公众和政府关注的焦点。而在全国范围内,每年仅因重金属污染的粮食就达1200万吨,造成的直接经济损失超过200亿元。
湖南省微生物研究院研究员郭照辉介绍说,湖南省重金属中镉、砷较多,国家对此十分重视,连续3年在长株潭地区投入40多亿元进行研究,希望能找出治理之道,并在全国范围推广。
他指出,在农业领域对于重金属污染的治理,由于土地耕种频率高,粮食生产压力大,土壤无法长时间空闲以供治理,因此,重点是在一定的可控程度下,减少对金属的吸附。国内现有耕地中,分为重点保护区、安全利用区和严格管控区。前者是安全可靠的粮食主产区,严格管控区只能采取调整种植物品种来治理。而安全利用区,则是国家期望突破的方向。
据悉,这一计划的要求,是必须在“保持当前农作物种植制度不发生改变、保证农民种植习惯不发生改变、保障耕地用途不发生改变”的“三不变”条件下,通过优先采取农艺调控、钝化治理等技术措施,降低土壤重金属的有效性和削减食用农产品中的重金属含量,保障食用农产品的达标生产。
为此,湖南省农业部门组织国内外企业和科研院所,建立了数十个试验区。“大家都各显其能,关键是把稻米中镉含量降下来。”郭照辉说,最终的结果是,VIP+N的综合技术模式,从中脱颖而出。
VIP+N
这一技术的首席专家黄道友介绍,所谓VIP+N技术就是:由中国科学院亚热带农业生态研究所、湖南农业大学、湖南省农业科学院、湖南省农业资源与环境保护管理站等单位,联合研究了污染稻田镉形态变化的特点,构建了“低镉品种(Variety)+全生育期淹水灌溉(Irrigation)+施加生石灰调节土壤酸碱度(pH)+辅助措施(N)”的稻米镉污染控制技术体系。
最开始,研究者的注意力放在确定生物控制方法上——即利用农作物吸收和积累重金属的种类或品种间的差异,采用对重金属具有低量积累的农作物,在重金属轻中度污染的土壤进行农业生产。
有了低镉积累的水稻品种,但面对受镉污染的土壤,研究者们进一步考虑在灌溉和土壤的酸碱度上试验,期望探索出有效的经验参数。
“要尽可能少吸附,一个是钝化重金属的活性。就像给耕牛牵绳子一样,让它跑不动或者慢行,丧失活力。另一个是做好农艺调控,在灌溉、调控PH等方面入手,让镉的运动环境变差。”黄道友说,水稻全生育期淹水灌溉,可以使得镉反应成硫化镉的沉淀物。他们选择了早稻嘉育948号品种和晚稻中优218号品种,分别以常规处理、全生育期淹水、晒田后孕穗中期再淹水的组合试验,发现不同田地的水分管理措施对水稻米镉积累影响很大。
研究人员也发现,土壤PH<6.5时,每提高1个土壤PH单位,土壤有效态镉含量可以降低0.1mg/kg。土壤PH也与稻米镉积累呈显著负相关,即每提高1个土壤PH单位,稻米镉含量可降低0.12mg/kg。
而通过叶面喷施某种物质(铁、锌、硅等),来提高作物对重金属的抗性,减少甚至阻断重金属向食物链转移的叶面控制技术,也在实践中被证明,可减少镉向稻米的籽粒部分转移。
据介绍,VIP+N技术可使稻米镉含量降低到国家标准规定0.2mg/kg以下。
黄道友说,以前研究者多在低积累农作物品种选育技术、农艺调控、原位钝化等方面奔跑,但这套技术模式并没有系统提炼出来。
2013年的一次研究会上,湖南农业大学一名专家截取各项技术的头个英文字母,浓缩成“VIP+N” ,这一技术就此定名。
农田广泛实施取决于农民的能力和积极性
记者了解到,由农业部、财政部启动的“长株潭重金属污染耕地修复与产业结构调整试点”项目,从2014年开始正式实施。当年湖南省内各地都建立VIP N试验区。
“最开始是小区试验,我们这些专家自己下田去做,管控效果。”黄道友说,2015年,这一项目开始推广到长株潭的19个县区,建立50个百亩示范田;总面积超过60万亩。2016年,湖南省农业委员会、湖南省财政厅发文全省推广该类标准化示范片,26个县市区共安排180万亩,其中26个千亩示范片 1个万亩示范片。
他表示,多年实践效果表明:使用该技术可以使得米镉含量平均降低60%以上,尤其在酸性轻度镉污染稻田上的应用效果较为理想,稻米达标率到90%以上。
承担了长株潭地区19个项目县及湘江上中下游7个项目县区重金属污染耕地修复治理项目的泰谷集团总裁郭帅告诉中国青年报·中青在线记者,2016年5月国务院正式发布的《土壤污染防治行动计划》中,提出了污染耕地的安全利用,要求在2017年年底前,出台受污染耕地安全利用技术指南;到2020年完成4000万亩轻度和中度污染耕地的安全利用。从他们多年的经验来看,这套技术模式在准确明晰土壤污染状况和农产品超标情况的基础上施用,实战成绩上佳。如辅以土壤调理剂和有机肥,则能进一步提升效果。但运行中,也受到低镉积累品种数量少、农田降水时间不均、季节性干旱严重等因素的影响。
郭照辉研究员指出,国家标准中稻米含镉小于0.2mg/kg,其要求远高于欧盟标准0.4mg/kg,也强于邻国日本。
据悉,在2015年的长株潭地区推广中,百亩示范田采取了政府购买服务的方式——即由企业运用技术来组织农业生产,政府检测效果后支付费用。
郭照辉则提出,VIP N的技术模式,对于水稻镉污染治理,相对成熟有效。但在农田广泛实施,大的实验样本显示,效果如何还要取决于“责任主体”农民的能力和积极性。(中国青年报·中青在线记者 洪克非)
普通野生稻是全球分布最广的野生稻,也是我国育种中使用最多的野生稻,它名字“普通”,能力却并不普通,当前的栽培水稻中,大部分都有它的基因。
疣粒野生稻是全球21种野生稻中唯一的旱生野生稻,它是个又菜又爱玩的家伙,喜光又怕晒,喜温又怕热,喜湿又怕水。
药用野生稻名为药用,却至今没发现它的药用价值,但它抗病抗虫,是一位名副其实的生存大师。
在海南三亚,一个可以活态保存4万份野生稻的种质资源圃即将建成,21种、1万多份野生稻已经提前“入驻”,它们来自全球不同的角落,可能是广西深山里的一处泉水边,也可能是澳洲的湿地中的某个角落。但如今,它们汇聚在这里,在最好的保存环境中繁衍生息。
野生稻种质资源圃。新京报记者 周怀宗 摄
全球最大的野生稻种质圃即将建成
2023年3月20日,海南三亚的一个普通村庄外,两座三层的小楼即将封顶,小楼的背后,一块湿地被整理平坦,分成了一个个小格子,每个格子里都生长着不同的植物,有的茁壮高大,抽出精致而修长的穗;有的匍匐在水面上,向四周蔓延;有的瘦弱而单薄,在水里孤零零地矗立;有的肆意生长,遮住了大片水面……
这里是正在建设的国家野生稻种质资源圃,也是全球目前最大的野生稻种质资源圃,建成后,可以容纳4万份野生稻种质资源,全球21种野生稻,在这里都可以找到。
我国收集、保存野生稻的历史已经数十年,从上世纪中叶开始,科学家们就开始在全球收集野生稻资源,种质圃负责人、中国农业科学院作物科学研究所研究员杨庆文告诉记者,我国目前保存着两万多份野生稻种质资源,有保存在国家作物种质库中的种子,也有保存于各个资源圃中的活态野生稻。而这个即将建成的野生稻资源圃,不仅是目前最大的,也是保存条件最好的。
中国农科院作科所作物种质资源中心研究员杨庆文。新京报记者 周怀宗 摄
资源圃分为七个区域,从大门进入,迎面就是设施区,包括接待室、野生稻展示厅、会议室、科研人员的工作间等,三楼还有一个露台,可以俯瞰全圃。
设施区后面,是东西长一千米左右、南北宽一百多米的种质圃,包括物种展示圃、鉴定评价圃、繁殖更新圃、资源保存圃、原生境模拟圃等。距离设施区最近的是物种展示圃,展示圃主要用于展示、参观、科普教育等,分为二十个小区,种植着21种野生稻中的20种水生物种,剩余一种旱生物种,则种植在专门营造的环境中。
在深山大泽中,找一株未曾谋面的稻子
野生稻中,留存着水稻进化的秘密,它们原本生存在全球不同的地方,然而,随着生存环境的变化,自然界中已经越来越难找到它们的身影。
找到它们,是保存和利用的前提。杨庆文从事野生稻搜集、保存、利用的工作已经二十多年,每年的春秋,他和他的同事们都会走进深山大泽、水塘湿地,去寻找那些还未收集过的野生稻。
搜集野生稻的科学家中,程云连是少有的女性之一。野生稻大多生长在远离人群的地方,搜集时会面临许多危险,危险的地形,是第一道难关,许多科学家都有陷入沼泽泥塘的经历。2018年,程云连在广西桂平调查时,一脚踩进一个泥塘,几乎瞬息之间,半个身子就陷进去了,幸好同行的伙伴,将她拉了出来。
程云连在资源圃中查看保存的野生稻生长情况。新京报记者 周怀宗 摄
在人迹罕至的野外,危险无处不在,蚊虫叮咬只是小儿科,杨庆文说,有一次进山寻找野生稻的时候,山里有很多旱蚂蟥,他们提前穿好了厚厚的迷彩服、高腰的靴子,但下山之后脱了衣服,才发现身上好多地方都在流血,“旱蚂蟥咬人的时候,会分泌麻醉剂,人感觉不到,它吸饱了就会脱离人的身体,但却不会分泌凝血酶,所以会一直流血。”
杨庆文的小腿上,有一道十多厘米长的疤,那是20多年前,在广西调查时,一个藏在泥里的铁桩子留给他的,“当时小腿上的骨头都出来了,但也就在那个地方,我带回来了一株野生稻,也算是值得了。”
收集野生稻,并不只是简单地把野外的植株或种子带回来,还要考察它的生存环境,附近的土壤、植物、地形等,一一记录在案,以便更详细地了解它的前世今生。只是,适合野生稻生存的环境,对人未必友好,尤其是南方山沟湿地中,多有毒蛇出没,许多外出搜集的科学家都有被毒蛇咬过的经历,“出门调查、收集野生稻,喷雾、口服的蛇药是必备的物品。”杨庆文说。
保存野生稻,是一件困难的事情
野生稻资源圃的东北角,一处人工营造的山坡林地正在建设中,工人们用土堆出了一座缓坡,种上了黄槿、龙血树、美人蕉等,黄槿是典型的海岛树,喜湿亲水,树冠高大,遮阴效果强。
这里是为疣粒野生稻准备的家园,位于资源圃大门口的展示圃中,种植着20种水生野生稻,而全球有21种野生稻,余下的一种,正是唯一的旱稻疣粒野生稻。疣粒野生稻喜光怕晒,喜温怕热,喜湿怕水,多生在向阳的山坡林地间,杨庆文为疣粒野生稻专门营造了种植和保存的环境,但目前还没有移栽,“要等到树长大一点儿,可以遮阴了,再把它挪过来。”杨庆文说。
野生稻。新京报记者 周怀宗 摄
就在疣粒野生稻所在的“小山坡”不远处,一片湿地中,茂盛的“野草”遮住了地面,把湿地变成了一块起伏不定的绿毯,其实,它们并不是野草,而是野生稻,这里是种质圃中的“原生境模拟圃”,模拟了野生稻生长的原生环境,种植了600份经过基因鉴定的野生稻,让它们尽可能地自由生长,以便观察它们的自然变化。就在大片的湿地旁边,还有一个小池塘,池塘上建了一座小桥,这也是一个模拟区,模拟的是袁隆平院士当年发现雄性不育野生稻的环境。“上世纪六十年代,袁隆平的助手李必湖就是在三亚南红农场的一处池塘边发现的那株野生稻,我们还原了发现时的场景,在这里模拟种植了野生稻。”
发现和收集野生稻很困难,保存也同样不容易。一处40亩左右的“资源保存圃”,是整个资源圃的核心,承担着野生稻长期活态保存的任务。
保存圃并不是普通的水田,而是建成了一个个水泥池子,地面铺设了塑料网格,池中灌水,每一株野生稻都种在盆中,然后再放入水中,“保存野生稻,需要保持它自身的特征,但野生稻根系发达,种在一起,时间长了,根在泥里会串,影响野生稻的纯度,所以要种在盆里,定期换土。”
用于保存的野生稻,还不能让它们开花结实。杨庆文解释,“野生稻长期在自然界中自然杂交,基因复杂,性状各异,它们的下一代很容易发生性状分离,长成千奇百怪的样子,同一株野生稻的种子,可能有的高大粗壮,有的则是匍匐的。而且野生稻大多容易落粒,还没完全成熟,就落到地上了,很难发现,一旦落粒发芽,就很难分清楚哪些是原来的资源,哪些是后来发芽的,这对保存不利。”
曾经的“偏科生”,如今每一株都是宝贝
尽管建设还没有完成,但资源圃中的保存、科研等工作已经开始。程云连长期驻扎在这里,和这里的工人们一起,管理着大量野生稻资源。
“每一种都有各自的难题。”她说,保存圃中,要定期剪掉抽穗的部分,让它们稳定生长。还要防止福寿螺的侵害,福寿螺这种外来入侵生物,可能会对稻田造成毁灭性侵害,它们喜欢啃食野生稻的叶片,尤其喜欢那些刚刚萌发的嫩芽,如果不加控制,几天就能把一株野生稻吃光。
而用于科研的野生稻,则可能需要收集种子,记者看到,专用于科研实验的区域中,许多野生稻已经抽穗,稻穗上套着收集种子的袋子,“很多野生稻都有很强的落粒性,没等完全成熟,种子就落地了,这是它们在自然界残酷的竞争中,进化出来的本能,有利于它们的生存和繁衍。对科学家们来说,收集它们的种子就很麻烦,如果不套袋,可能什么都收不到。”程云连说。
小粒野生稻。新京报记者 周怀宗 摄
水稻是人类驯化最早的作物之一,从某种角度来说,野生稻其实是人类选择过程中的“淘汰物”,它们或者产量不高,或者栽培困难,或者口感不好,总有各种各样人类视角中的“缺点”,但它们同样具有大量不可复得的“优点”,有的具有极高的生存能力,有的隐藏着高产的基因,还有的自身携带美味基因……
“许多人们不再选择的作物,其实都是作物中的‘偏科生’,它们各有缺点,但又有自身的优势,比如某一种作物,可能产量低,味道也很一般,但抗寒性特别好,或者反过来,它抗性不高,产量也不高,但味道特别好。”在国家作物种质库工作多年的中国农科院作物科学研究所研究员辛霞说。
然而,这些生产中缺少价值的野生稻,在育种家的眼里,都是宝贝。
“无数年以来的选育,全球的水稻栽培种,已经严重同化,遗传基础狭窄,一旦遇到新的问题,比如一种新的病虫害,就可能造成灾难性的后果。”杨庆文说,“而那些保存在野生稻中的基因,就可能藏着战胜困难的秘密,是未来育种最重要的资源。”
名为野生,但它们并没有离开人类
在生产中,尽管人们并不栽培和种植野生稻,但野生稻其实从未远离过人类。
很少有人知道,水稻当前的栽培品种中,大多都有来自普通野生稻的基因。普通野生稻是一个学名,它是中国本土仅有的三种野生稻之一,另外两种是药用野生稻和疣粒野生稻。
“普通野生稻是全球分布最广的野生稻,在我国的南方多有发现,但各地的普通野生稻又有细微的区别。”杨庆文说。
在我国水稻育种中,普通野生稻是应用最广的一种,杨庆文介绍,早在二十世纪八十年代,中国农科院作科所的专家,就在广西的一种普通野生稻中发现了一个抗水稻白叶枯病的基因,名字叫“Xa23”,如今,国内大部分水稻栽培品种都有这个基因,在某种意义上也可以说,大部分栽培种,都和普通野生稻有血缘关系。
袁隆平和他的团队,1970年在海南三亚找到了一株雄性不育的野生稻,踏出了杂交水稻最重要的一步,而当时那株野生稻,正是普通野生稻。
普通野生稻。新京报记者 周怀宗 摄
在水稻育种中,这样的故事还有很多,比如尼瓦拉野生稻,这是一种主要分布在南亚和东南亚的一年生野生稻,半个多世纪前,水稻黑条矮缩病大流行,一位印度的育种家,在尼瓦拉野生稻中发现了抗性基因。杨庆文介绍,“黑条矮缩病是一种传染性病害,当时东南亚发病最严重,水稻种着种着就收缩了,越长越小,严重影响产量。当时,一位在国际水稻研究所工作的印度专家,在尼瓦拉野生稻中成功发掘出了一个抗性基因,并应用到育种中,此后几十年,这一病害几乎没有再发生过。不过,近几年来,又发现了变异的黑条矮缩病,我国广西农科院水稻所的李丹婷团队,目前已经在普通野生稻中鉴定出了抗性基因,如今正在克隆这个基因。”
野生稻利用,珍贵的价值不可再得
野生稻和人类,永远都有隔不断的联系。
这座位于三亚的国家野生稻资源圃中,每一种野生稻,都是育种中无可替代的材料。
一种主要分布在东南亚、巴布亚新几内亚的小粒野生稻,长得娇小细弱,蔓生在水面,它的种子很小,仿佛一粒黑色的芝麻,千粒重仅有几克,不到普通栽培水稻的一半。但就在这个小小而瘦弱的身躯中,藏着美味的基因。杨庆文介绍,广东农科院用这种野生稻的基因,育成了众多丝苗米的品种,“市场上叫做丝苗米的,一般都有这种小粒野生稻的基因。”杨庆文说。
在云南农业大学,一种名为长花药野生稻的野生种,帮助科学家们育成了多年生的水稻,可以像韭菜一样,割了一茬,再长起来一茬。
长花药野生稻。新京报记者 周怀宗 摄
事实上,21种野生稻中,20种是多年生的,但长花药野生稻尤其特殊,这种主要分布在非洲的野生稻,有发达的根茎,可以从根茎上发出苗来,当地上的部分收割后,地下的根茎会再一次发芽,长出新的水稻。
2022年12月,《科学》杂志公布了2022年十大科学突破,多年生稻名列其中,是全球唯一入选的农业科学突破。多年生稻是云南大学教授胡凤益团队利用长花药野生稻和一年生的栽培稻远缘杂交而成,在热带地区,一次栽种,可以连续收获三到五年。
还有药用野生稻,主要分布在中国、东南亚、南亚等地的野生稻,在一些地方,人们用它的根部煮水,被认为可以消炎。
“科学家们做过很多分析和研究,并没有发现它的药用价值,也没有发现消炎作用,但它有非常优秀的生存能力,抗病抗虫能力很强。”杨庆文说,“武汉大学何光存教授和他的团队,在其中克隆出了抗稻飞虱的基因,育成了抗稻飞虱的水稻。稻飞虱是水稻种最大的病虫害之一,稻飞虱会吃掉水稻茎叶,同时它还携带病毒,会导致水稻感染条纹叶枯病、矮缩病等多种疾病。如果从这个角度,说它是水稻病虫害的良药,也无不可。”
从头驯化,重走祖先的道路
野生稻的故事,可以讲很多,也将会继续讲下去。
著名水稻专家、中国科学院院士李家洋,正在尝试对野生稻进行“从头驯化”。
人类用了千万年的时间,把野生稻驯化成了高产、美味、优质的口粮作物,“从头驯化”是否意味着要重走一遍千万年的老路。
其实大可不必,现代科技的发展,使得人们足以深入到肉眼不可见的微观世界,发掘千万年中的演化痕迹,从而找到最快捷的途径,获得我们想要的结果。
2021年,李家洋院士团队联合国内外多家单位研究人员,在《细胞》杂志上发表文章,通过组装异源四倍体高秆野生稻基因组,优化遗传转化体系,结合多维基因组学和多靶点精准基因组编辑技术,绘制了异源四倍体野生稻从头驯化的“蓝图”。
自然界中的野生水稻,有的有两套染色体,称为二倍体,有的有四套,称为四倍体。现代种植的栽培稻,是人类的祖先从二倍体野生稻驯化而来,用了千百年去改良它们的农艺性状,但也遗失了很多基因。而四倍体更加复杂,携带着更多的基因,尤其是其中的异源四倍体,具有天然的杂交优势,如果可以驯化它们,无疑将是一场革命性的变化。
这不是重复祖先的路,而是一条搭乘着科技快车的新路。
全球粮食危机从未消失,且越来越有加重的趋势,水稻作为食用人数最多的粮食之一,它的每一点进步,都对人类的粮食安全有着至关重要的作用。这片位于中国南端的野生稻种质资源圃里,就藏着水稻进化、种业振兴、粮食丰收的秘密,等待人们不断去挖掘和利用。
新京报记者 周怀宗
编辑 张树婧 校对 赵琳
近日,中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋院士团队揭示了水稻产量核心要素穗重和穗数之间相互制约的分子机制,为突破这一育种瓶颈提供了新的遗传资源与研究思路。相关成果4月21日发表于《自然—生物技术》。
“鱼与熊掌”之困
水稻是最重要的主粮作物之一,养活了世界一半以上的人口。水稻产量主要由三个核心要素决定:穗数、每穗粒数、粒重。
然而,这三个性状在水稻中通常呈负相关。比如穗子增大时,穗数减少。
“这种的性状间此消彼长的现象称为权衡效应(trade-off effect)。”论文第一
科学家已经发现,这些不同农艺性状之间此消彼长的权衡效应可能与两个因素有关——连锁累赘或基因多效性。
据介绍,连锁累赘是传统回交育种中,在有利基因的导入中带入了与之连锁的不良基因,造成育种后代表型与预期结果不一致。目前,这一问题可通过基因的精细定位和交换重组来解决。
然而,基因多效性引起的权衡效应仍未有有效方法进行解除。目前的基因功能研究主要关注一个基因产生的优异表型,而往往忽略了其同时带来的负效应,使得育种实践中这种负效应难以破除,只有少量基因能够得到很好利用。
是否能够解决基因多效性造成表型间的权衡效应呢?为了回答这一问题,研究团队利用基因编辑技术,对水稻理想株型主效调控基因IPA1进行了编辑,实现了穗重和穗数优异表型“鱼和熊掌”的兼得,突破了现有育种瓶颈。
“剪掉”性状连锁
IPA1是李家洋团队之前鉴定出来的一个典型的多效性基因。它可以调控水稻多方面生长发育过程,对抗病性和环境适应性也有重要调控作用。
“增加IPA1在水稻中的表达量可增加水稻每穗粒数,使水稻的穗子变大,但是同时会使每棵水稻长出穗子的数量(分蘖数)降低,影响了其增产潜力。”宋晓光说,“如果能只提高IPA1在穗部的表达水平,使其只增大穗部,而不影响穗数,甚至增加穗数,就能进一步提高水稻的产量。”
为突破基因多效性造成的穗部和分蘖的制约关系,研究团队提出了通过改造IPA1的表达调控区,分别调控其在幼穗、茎基部等各组织中的表达水平,实现不同表型的特异性调控,从而打破产量因素之间负效应的策略。
宋晓光介绍,一个基因可分为编码区和表达调控区(顺式调控区),其中编码区决定了基因编码产物的功能,而表达调控区决定了这个基因在何种组织和器官表达及表达的时间和多少。
“编码区和表达调控区的变异都在作物的驯化和改良中发挥了关键的作用。但是由于技术方法的制约,之前的研究大部分集中于编码区,对表达调控区的研究十分匮乏。”他说。
利用“基因剪刀”CRISPR/Cas9技术,研究团队对IPA1基因的表达调控区进行了系统性的序列删除,来研究其功能。
“基因编辑工具很强大,可以对一个基因的任何区段进行编辑操作,但要对哪里进行编辑才能打破负效应,我们需要确定这些区段。”论文通讯
通过这种方法,他们从表达调控区删除的水稻株系中发掘出一个可同时提高穗数和穗大小的材料IPA1-Pro10,其在IPA1表达调控区有54个碱基的片段删除,具有穗重和穗数同时增加、株高变高、茎秆和根系粗壮的表型。
新材料会让产量提高多少呢?对此,研究团队进行了三个田间小区测产鉴定,结果表明新材料IPA1-Pro10与对照品种中花11相比能够增产15.9%,大大提高了水稻产量。
“这是率先在植物中成功使用‘启动子敲击’策略的研究之一,是促进水稻产量提升的重要突破性进展。”一位审稿人评价。
为了解其背后机制,该团队进一步研究表明,驯化关键转录因子An-1能通过结合54bp关键顺式作用元件中的一个GCGCGTGT基序特异调控IPA1在幼穗的表达水平,进而特异调控穗部表型。
引领育种新趋势
谈到这项研究的最大亮点,余泓表示,传统育种都是利用自然界中存在的资源,把优异基因聚合在一起,来创制新种质。其前提是某个品种中存在我们想要的优异基因。而要打破通常存在的诸如穗数和穗重等优异性状之间的“相生相克”,就要通过创制新资源的方式来实现。
新研究通过“瓦片”平铺删除策略,通过编辑筛选水稻关键基因的表达调控区成功实现了水稻产量关键要素间负相关性的解除,为通过创制全新遗传资源,打破水稻产量瓶颈提供了有效策略。
“这是一个值得关注的研究趋势,也是了解多个数量性状基因之间相互作用分子机制的重要进展。”一位审稿人如是表示。(冯丽妃)
打破性状连锁突破水稻产量瓶颈的分子机制 受访者供图
1月3日,记者从广西壮族自治区高级人民法院了解到,广西4家区县人民法院近日宣判涉黑涉恶案,83人名被告人分别领刑,其中最高获刑25年。
钦北区法院宣判一起涉黑案件
近日,钦州市钦北区人民法院采用远程视频与现场开庭同时进行的方式,对被告人黎成军等16人涉黑案进行了一审宣判。
审理查明,2014年初,被告人黎成军与被告人陈彦名、张明、陈波、张昇平与张宏光(另案处理)等人谋划采取强迫手段合股收购灵山县部分客运线路专线客车的大额股权并成立专线车队,以达到控制灵山县的客运交通运输业务从中获取巨额利润的目的。陈彦名、张明、陈波、张昇平、张宏光开始纠集其他社会闲散人员实施违法犯罪行为,逐步形成了以被告人黎成军为组织者和领导者的黑社会性质组织。该组织通过强迫交易、敲诈勒索、故意伤害、寻衅滋事、伪造企事业单位印章、开设赌场等违法犯罪活动攫取了巨额的经济利益,并利用获取的经济利益支持实施违法犯罪活动及投资发展其他行业获取利益,增强该组织的经济实力。该组织通过长期实施违法犯罪活动,称霸一方,对灵山县交通运输客运专线形成非法控制及垄断,给行业从业人员及当地人民群众形成极强的心里威慑,扰乱了正常生产经营秩序,造成恶劣的社会影响,严重破坏了当地经济秩序和社会生活秩序。此外,该组织为逃避打击、寻求非法保护和谋取不正当利益,向国家工作人员行贿。
法院根据被告人犯罪的事实、性质、情节和对社会的危害程度及其悔罪表现,判处被告人黎成军有期徒刑25年,剥夺政治权利5年,并处没收个人全部财产。对其余被告人则分别判处有期徒期20年至拘役5个月不等的刑罚,并处没收个人全部财产或罚金,追缴违法所得上缴国库,责令退赔违法所得返还被害人。
那坡县人民法院公开宣判一起恶势力组织犯罪案件
日前,那坡县人民法院公开宣判一起恶势力组织犯罪案件,对该恶势力组织实施的故意伤害罪、寻衅滋事罪、妨害公务罪、非法侵入住宅罪作出一审判决,对16名恶势力组织成员判处有期徒刑三年二个月至九年八个月不等刑罚。
该组织成员自2009年至2014年经常纠集在一起,在平果市范围内以暴力、威胁或其他手段,多次实施故意伤害、寻衅滋事、妨害公务、非法侵入住宅的犯罪行为,欺压百姓,扰乱社会生活秩序,形成了以黄某某等3人为首要分子,闭某某等5人为重要成员,李某某等8人为一般成员的恶势力犯罪集团,造成较为恶劣的社会影响。
来宾市兴宾区人民法院宣判一起涉黑案件
日前,来宾市兴宾区人民法院依法对被告人刘某、秦某等22人犯组织、领导、参加黑社会性质组织罪等罪一案进行公开宣判。法院以犯组织、领导黑社会性质组织罪、诈骗罪、敲诈勒索罪、寻衅滋事罪、催收非法债务罪、强迫交易罪、洗钱罪、虚假诉讼罪、诬告陷害罪、非法拘禁罪、故意毁坏财物罪,数罪并罚,判处刘某有期徒刑二十五年,并处没收个人全部财产,剥夺政治权利五年。其余21名被告人分别以犯参加黑社会性质组织罪、诈骗罪等罪名判处有期徒刑十五年至一年不等的刑期,并处罚金。对刘某组织违法所得予以没收,上缴国库。
审理查明,自2007年开始,以刘某为首的各被告人为了牟取非法经济利益而纠集在一起,逐渐形成人数众多、结构稳定的黑社会性质组织。该组织以刘某为组织者、领导者,以秦某为骨干成员,以王某、陈某等人为积极参加者,层级和职责分工明确,以企业化方式进行管理,在长达15年的时间里以暴力、软暴力等手段有组织地实施了诈骗、敲诈勒索、虚假诉讼等一系列“套路贷”犯罪70起、违法活动3起,组织成员还单独实施了1起犯罪。刘某组织通过虚增借贷金额、肆意制造违约、隐匿还款证据、提起虚假诉讼等“套路”或方式,诈骗、侵占多名被害人钱款、公司、房产等资产,牟取巨额非法经济利益,在桂林市区称霸一方,致使多名被害人遭受巨大经济损失。该组织长时间通过恐吓、威胁、跟踪、侵入住宅、殴打的方式进行追债活动,滋扰被害人家庭、小区、单位,使群众担惊受怕,严重破坏当地社会治安秩序。该组织非法放贷金额达上亿元,涉案被害人达一百多名,制造大量虚假诉讼,导致司法资源浪费,在桂林市区域以及桂林市贷款领域内形成重大影响,严重破坏了当地经济、社会生活秩序,影响恶劣。
龙州法院宣判一起涉恶案件
日前,龙州县人民法院对农金杰、潘凡中等29人涉嫌抢劫罪、盗窃罪、帮助信息网络犯罪活动罪、寻衅滋事罪一案进行一审公开宣判。
审理查明,2021年9月至2022年2月期间,农金杰、潘凡中等29名被告人为牟取经济利益,以聚众堵截、打砸车辆,喷辣椒水,用甩棍殴打,用砍刀追砍等暴力、胁迫手段对“跑分”的“操作手”进行“黑吃黑”,劫取财物,构成抢劫罪。被告人丁权、农艺、黄争华以非法占有为目的,秘密窃取他人财物,构成盗窃罪。被告人梁杰盛、玉荣华明知他人利用信息网络实施犯罪,仍提供支付结算帮助,情节严重,构成帮助信息网络犯罪活动罪。被告人黄家威随意殴打他人,致一人轻伤一级、一人轻微伤,情节恶劣,构成寻衅滋事罪。
根据各被告人的犯罪事实、性质、情节及社会危害程度,并结合其认罪态度、悔罪表现等量刑情节,法院判处被告人农金杰、潘凡中犯抢劫罪、盗窃罪,数罪并罚,皆判处其二人有期徒刑十五年,并分别处罚金人民币十万五千元和八万五千元。该涉恶势力犯罪集团成员的其他27人分别因抢劫罪、盗窃罪、帮助信息网络犯罪活动罪、寻衅滋事罪等罪名,分别被判处十四年至三年三个月不等的有期徒刑,并处四万元至四千元不等的罚金。对扣押的犯罪工具予以没收,上缴国库。
南宁晚报·南宁宝客户端 记者韦薇 通讯员 吴溦 农国杰 小小兰/文 通讯员 庞萍/图
1月3日,记者从广西壮族自治区高级人民法院了解到,广西4家区县人民法院近日宣判涉黑涉恶案,83人名被告人分别领刑,其中最高获刑25年。
钦北区法院宣判一起涉黑案件
近日,钦州市钦北区人民法院采用远程视频与现场开庭同时进行的方式,对被告人黎成军等16人涉黑案进行了一审宣判。
审理查明,2014年初,被告人黎成军与被告人陈彦名、张明、陈波、张昇平与张宏光(另案处理)等人谋划采取强迫手段合股收购灵山县部分客运线路专线客车的大额股权并成立专线车队,以达到控制灵山县的客运交通运输业务从中获取巨额利润的目的。陈彦名、张明、陈波、张昇平、张宏光开始纠集其他社会闲散人员实施违法犯罪行为,逐步形成了以被告人黎成军为组织者和领导者的黑社会性质组织。该组织通过强迫交易、敲诈勒索、故意伤害、寻衅滋事、伪造企事业单位印章、开设赌场等违法犯罪活动攫取了巨额的经济利益,并利用获取的经济利益支持实施违法犯罪活动及投资发展其他行业获取利益,增强该组织的经济实力。该组织通过长期实施违法犯罪活动,称霸一方,对灵山县交通运输客运专线形成非法控制及垄断,给行业从业人员及当地人民群众形成极强的心里威慑,扰乱了正常生产经营秩序,造成恶劣的社会影响,严重破坏了当地经济秩序和社会生活秩序。此外,该组织为逃避打击、寻求非法保护和谋取不正当利益,向国家工作人员行贿。
法院根据被告人犯罪的事实、性质、情节和对社会的危害程度及其悔罪表现,判处被告人黎成军有期徒刑25年,剥夺政治权利5年,并处没收个人全部财产。对其余被告人则分别判处有期徒期20年至拘役5个月不等的刑罚,并处没收个人全部财产或罚金,追缴违法所得上缴国库,责令退赔违法所得返还被害人。
那坡县人民法院公开宣判一起恶势力组织犯罪案件
日前,那坡县人民法院公开宣判一起恶势力组织犯罪案件,对该恶势力组织实施的故意伤害罪、寻衅滋事罪、妨害公务罪、非法侵入住宅罪作出一审判决,对16名恶势力组织成员判处有期徒刑三年二个月至九年八个月不等刑罚。
该组织成员自2009年至2014年经常纠集在一起,在平果市范围内以暴力、威胁或其他手段,多次实施故意伤害、寻衅滋事、妨害公务、非法侵入住宅的犯罪行为,欺压百姓,扰乱社会生活秩序,形成了以黄某某等3人为首要分子,闭某某等5人为重要成员,李某某等8人为一般成员的恶势力犯罪集团,造成较为恶劣的社会影响。
来宾市兴宾区人民法院宣判一起涉黑案件
日前,来宾市兴宾区人民法院依法对被告人刘某、秦某等22人犯组织、领导、参加黑社会性质组织罪等罪一案进行公开宣判。法院以犯组织、领导黑社会性质组织罪、诈骗罪、敲诈勒索罪、寻衅滋事罪、催收非法债务罪、强迫交易罪、洗钱罪、虚假诉讼罪、诬告陷害罪、非法拘禁罪、故意毁坏财物罪,数罪并罚,判处刘某有期徒刑二十五年,并处没收个人全部财产,剥夺政治权利五年。其余21名被告人分别以犯参加黑社会性质组织罪、诈骗罪等罪名判处有期徒刑十五年至一年不等的刑期,并处罚金。对刘某组织违法所得予以没收,上缴国库。
审理查明,自2007年开始,以刘某为首的各被告人为了牟取非法经济利益而纠集在一起,逐渐形成人数众多、结构稳定的黑社会性质组织。该组织以刘某为组织者、领导者,以秦某为骨干成员,以王某、陈某等人为积极参加者,层级和职责分工明确,以企业化方式进行管理,在长达15年的时间里以暴力、软暴力等手段有组织地实施了诈骗、敲诈勒索、虚假诉讼等一系列“套路贷”犯罪70起、违法活动3起,组织成员还单独实施了1起犯罪。刘某组织通过虚增借贷金额、肆意制造违约、隐匿还款证据、提起虚假诉讼等“套路”或方式,诈骗、侵占多名被害人钱款、公司、房产等资产,牟取巨额非法经济利益,在桂林市区称霸一方,致使多名被害人遭受巨大经济损失。该组织长时间通过恐吓、威胁、跟踪、侵入住宅、殴打的方式进行追债活动,滋扰被害人家庭、小区、单位,使群众担惊受怕,严重破坏当地社会治安秩序。该组织非法放贷金额达上亿元,涉案被害人达一百多名,制造大量虚假诉讼,导致司法资源浪费,在桂林市区域以及桂林市贷款领域内形成重大影响,严重破坏了当地经济、社会生活秩序,影响恶劣。
龙州法院宣判一起涉恶案件
日前,龙州县人民法院对农金杰、潘凡中等29人涉嫌抢劫罪、盗窃罪、帮助信息网络犯罪活动罪、寻衅滋事罪一案进行一审公开宣判。
审理查明,2021年9月至2022年2月期间,农金杰、潘凡中等29名被告人为牟取经济利益,以聚众堵截、打砸车辆,喷辣椒水,用甩棍殴打,用砍刀追砍等暴力、胁迫手段对“跑分”的“操作手”进行“黑吃黑”,劫取财物,构成抢劫罪。被告人丁权、农艺、黄争华以非法占有为目的,秘密窃取他人财物,构成盗窃罪。被告人梁杰盛、玉荣华明知他人利用信息网络实施犯罪,仍提供支付结算帮助,情节严重,构成帮助信息网络犯罪活动罪。被告人黄家威随意殴打他人,致一人轻伤一级、一人轻微伤,情节恶劣,构成寻衅滋事罪。
根据各被告人的犯罪事实、性质、情节及社会危害程度,并结合其认罪态度、悔罪表现等量刑情节,法院判处被告人农金杰、潘凡中犯抢劫罪、盗窃罪,数罪并罚,皆判处其二人有期徒刑十五年,并分别处罚金人民币十万五千元和八万五千元。该涉恶势力犯罪集团成员的其他27人分别因抢劫罪、盗窃罪、帮助信息网络犯罪活动罪、寻衅滋事罪等罪名,分别被判处十四年至三年三个月不等的有期徒刑,并处四万元至四千元不等的罚金。对扣押的犯罪工具予以没收,上缴国库。
南宁晚报·南宁宝客户端 记者韦薇 通讯员 吴溦 农国杰 小小兰/文 通讯员 庞萍/图