我的科学观｜罗利军：立足于实际应用的科学研究更有生命力

·本着解决“稻-水”矛盾这一实际生产面临的问题，我们创新提出发展节水抗旱稻的理念和策略。立足于实际应用的科学研究更有生命力，对节水抗旱稻的科学研究也没有终点。
科学的本质是发现真理，明确客观规律，其根本目的还是要解决实际问题，因此在实践中寻找科学问题，在研究中探索科学原理，再到实践中去验证原理和解决问题，是科学研究的不二法门。
节水抗旱稻的产生与发展正是如此。
大家知道，水稻是全球最主要的粮食作物之一，是我国最重要的口粮，因此，不断提高水稻产量一直是水稻科学研究的热点。然而，以产量为导向的水稻育种与生产带来资源和环境的严峻挑战：一是我国是缺水大国，而水稻生产用水占总用水量的50%以上；二是我国稻田70%为中低产田，由于灌溉设施不足，高产水稻品种受干旱影响严重减产；三是长期以来所形成的在水稻生长过程中田间保持水层的种植方式，产生大量的温室气体甲烷排放和农业面源污染。
究其原因，是水稻对淡水过于依赖，水分利用效率低，抗旱性差。显然，需要解决的关键科学问题是提高水稻的抗旱性，提高其水分利用效率，发展节水栽培技术，从而实现水稻产业的可持续发展。
水稻抗旱性是指水稻植株对干旱胁迫的抵抗与耐受能力，是植株在干旱条件下生存与生产能力的总和。水分利用效率是指水稻消耗单位水分所能产生的籽粒产量。水分利用效率与抗旱性是相互联系而又完全不同的两个性状，受多基因控制，易受环境影响。迄今为止，国内外学者围绕抗旱性的遗传基础和分子调控机制做了大量的研究，发掘出一系列的抗旱相关基因，并对一些抗旱基因的功能进行了较为深入的剖析，遗憾的是，这些基因在实验室条件下尚能表现一定的效应，在大田往往增加抗旱性的效果不甚明显。
怎么办？生物的研究往往需要从源头着眼。普通野生稻是栽培水稻的祖先种。野生稻在向栽培稻的演化过程中，形成了两类对土壤水分要求不同的生态型：旱稻早于水稻驯化，但受的关注较少，主要存在于自然选择之中，具有节水、抗旱、耐直播等特性；水稻是由旱稻或野生稻进化而成，长期受到广泛重视，通过严格的人工选择，产量、米质、对病虫害的抗性显著增强。是否能将旱稻和水稻的这些优良性状结合在一起，培育一种既高产优质又节水抗旱的新品种类型？
早在上世纪90年代，我们团队通过籼稻与粳稻杂交配组育成我国首个三系法亚种间杂交稻协优413，获得国家发明专利授权（ZL941025519）。这为培育节水抗旱稻提供了一种基本思路，即通过水稻与旱稻杂交以整合两者的优异性状，培育出新的品种类型。基于这一思路，并结合发展高效的选择技术，育成了一批节水抗旱稻品种。
显然，节水抗旱稻是在优良水稻品种的基础上，通过引进旱稻的节水、抗旱、耐直播的优良基因所育成的新类型，农业农村部2016年正式颁布《节水抗旱稻术语》行业标准。目前节水抗旱稻在生产上大面积推广，在产量、米质与水稻持平的基础上，可节水50%以上，节肥30%，减少甲烷排放90%以上，大幅度减少劳动强度。2022年7月，我们团队总结了20年来在节水抗旱稻理论和应用研究中的发现，在植物学国际权威期刊molecular plant上发表观点文章“Blue Revolution for Food Security under Carbon Neutrality: A Case from the Water-saving and Drought-resistance Rice”，向全世界提出水稻“蓝色”革命，即通过创新培育节水抗旱稻，实现旱种旱管的稻作生产模式，使水稻生产摆脱对水的过度依赖，大幅减少稻田温室气体排放，促进水稻生产向资源节约、环境友好的可持续生产方式转型。
科学研究就是发现问题，解决问题，本质是探索真理的过程，核心是求真务实，实践是检验真理的唯一标准。当然，对真理的认识也需要随着实践的发展而发展。本着解决“稻-水”矛盾这一实际生产面临的问题，我们创新提出发展节水抗旱稻的理念和策略，在实践中解决了产量、品质与抗旱性难以兼具的难题，在基础研究中丰富了水、陆稻遗传分化的理论，在应用中大面积实现了水稻绿色生产的目标。随着节水抗旱稻的推广和发展，也不断出现新的问题需要解决：比如在旱直播旱管后的田间除草；耐盐碱品种的选育；节水抗旱稻抗旱性获得的遗传基础等，这些问题都是我们今后研究的重点，立足于实际应用的科学研究更有生命力，对节水抗旱稻的科学研究也没有终点。
（作者罗利军，系上海市农业生物基因中心研究员、首席科学家，华中农业大学兼职教授、博士生导师）