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转载|“聪明”的水稻会自己“遮阳”?这台巨型“CT机”把水稻看透了

2021/8/19
今天的金山廊下镇,千亩优质特早熟节水抗旱稻“八月香”迎来开镰收割,金色的田野稻浪滚滚,沉甸甸的谷穗压弯了稻杆。“八月香”有三大特点,生育期短、口味好、节水抗旱,10天预售,今年产量的1/5已被消费者“包圆”。

农业离不开优质种源,为了培育出更多像“八月香”一样的优质水稻,廊下与市农科院合作,建了一座数字化水稻基础研究平台——水稻抗旱性鉴定岛。专家表示,这是数字技术赋能基础农业的一次有益尝试,通过系统的抗旱性鉴定,可快速筛选出优质节水抗旱品种,大大减少科研人员育种时间。

“龙门吊”给水稻“做CT”

水稻抗旱性鉴定岛是一座1000平方米的玻璃大棚,2019年开始兴建,去年开始使用,目前大棚里种有3000多份各种类型的水稻。为什么叫做岛?上海市农业生物基因中心研究员余新桥表示,大棚下其实是1.8米深的水沟,中间深、两边浅,将整个区域分割成四五个水域。

与其说是一座水稻岛,不如说是高端数字农业的试验田。这里装备有国内最大的四台田间作物高通量表型检测系统,俗称“水稻CT机”,这些外形如小型“龙门吊”的设备,可以看到像余新桥这样几十年的育种“老法师”也看不到的性状——冠层温度、持绿性、卷叶程度、枯死叶比例、叶片蒸腾量、叶片叶绿素含量等。“在苗期,我们通过控制不同植株下方的水位,来测试不同水稻品种的抗旱悉数,有了CT机,这些参数就一目了然了。”他说。

移动“水稻CT机”也体现了数字科技。岛四周贴有标注水稻品种的条形码,它们就是水稻的“身份证”,在电脑操作下,“CT机”可以根据条形码精准移动到所在的水稻上方,为其照相。

“聪明”的水稻会自己“遮阳”

对节水抗旱稻来说,CT照片中的一个参数至关重要,那就是冠层温度。所谓冠层温度,就是地标植被的温度,这是很难被科研人员直接感知的参数。经过长期研究,科研人员发现节水抗旱稻的冠层温度一般要比传统水稻更低,最多能低2℃左右。

通过对这一特征深入研究,他们发现低温的关键。在太阳直射时,有“抗旱”特性的水稻品种会将自己“头顶”的气孔关闭,以减少水分流失,而一般品种则不会这样做。因此,这些自己会主动“遮阳”的品种,也被余新桥视为“聪明”的品种。

“有了这个发现,我们在育种时,就会特别关注冠层温度低的品种,或许从中会挑出更多好的节水抗旱品种。”他说。

数字手段赋能农业基础研究

作为“水稻CT”应用的最新成果,今年5月首次在金山区廊下镇万亩粮田进行试种的“八月香”迎来了第一个收获季,脱去稻壳的大米晶莹透亮,有爆米花香。

上海市农业科学院农业生物基因中心首席科学家罗利军说,“八月香”有三大特点:第一,它的生育期只有105天,5月种,8月收割,10月份再收一季晚稻稻谷,一块地就收获了双倍的收获;第二,它虽归于籼稻类,食味指标却高达90分,是目前全国籼稻品种里得分最高的;第三,作为节水抗旱稻的一个优良品种,它用水量减少50%以上,用农药、化肥量减少50%以上,只靠雨水就能丰收。

10天前,“八月香”率先在上海地区开始预售,上海天谷米业有限公司总经理甘炜告诉记者,今年上海“八月香”预计可用作大米25万斤,目前预售量达5万斤,市场反馈良好。

“有了这个平台,我可以和更多科学家天天跑金山。”罗利军为农业基础研究有了高水平的数字平台而高兴。它能帮助科研人员可以更好地“看清”水稻的“脾性”,为守护中国人的“米袋子”做出更大贡献。