“中国人的饭碗任何时候都要牢牢端在自己手上”、 “牢牢把住粮食安全主动权,粮食生产年年要抓紧”。
——习近平在2013年、2020年中央农村工作会议上的讲话
在厦门大学生命科学学院,以水稻育种组为代表的植物遗传育种团队为了让老百姓都能吃上优质稻米,把国家战略性的主要粮食作物——水稻作为研究对象,专注优质水稻育种四十余载。以田间地头作为科研场所,几十年如一日,辛勤耕耘,风雨兼程,通过改进水稻品种特性,培育优质种子,确保稻米产量持续增长。为中国人的饭碗牢牢端在自己手上,共筑全球粮食安全,做出了厦大生科人的贡献!
第一章 厦大“稻”路 缘起常规水稻
以水稻育种为代表的厦门大学植物遗传育种学科发展脉络可追溯至20世纪70年代。1974年,厦门大学成立植物遗传育种小组,由黄厚哲教授牵头寻找贫下中农和农业技术干部为师,亲身参加实践,解决了制备杂交水稻种子生产上亟待解决的“父母本花期不相遇如何进行调节”的问题,对提高制种田的亩产量意义非凡。
1977年,植物遗传育种小组开展化学杀雄新药剂筛选工作,成功筛选出一种杀雄效率高且无残留毒性的药物。在籼稻和粳稻亚种远缘杂交和花药培养上,初步掌握花粉培养技术,获得几个有增产效能的株系,对当时国内正在进行的籼粳稻杂交育种工作具有重要参考价值。植物遗传育种小组的这些前期工作和成功实践,为后续水稻育种组的研究奠定了良好基础。
黄厚哲教授
一、胚芽萌发:艰难起步开启农场科研
20世纪70年代,生物系的郭金定老师在同安凤南农场开展育种工作。1979年因工作调动,郭老师转至其老家惠安县农业科学研究所。邱思密、王侯聪、陈如铭三位老师分别从浙江诸暨县农科所、广东省农科院、福建省农业厅调入生物系。一开始邱思密老师在生活及工作条件极为困难的凤南农场专职开展水稻育种研究,后转至地处集美海滨,占地一百多亩的厦大农场。该农场拨出15亩水田作为水稻育种试验田,成为厦大水稻育种工作的新研究场所。
二、破土而出:三人成众奠定学科基础
王侯聪教授是厦门大学水稻育种组的创始人之一,1979年从广东省农科院调回厦门大学生物系,主要从事水稻人工诱变及选育、单倍体培养等研究工作,至今已84岁高龄,仍坚持从事水稻育种研究。当时在黄厚哲教授指导下,王侯聪教授和楼士林教授一起,通过研究邱思密副研究员提供的粳籼杂交种子,联名发表了多篇关于水稻不育机理的研究论文。
另一位重要的学科发起人邱思密副研究员,1979年2月调至厦门大学生物学系,1995年退休后被返聘继续从事水稻育种研究,终身从事水稻选育及推广工作。他从广东省农科院引进广陆矮4号,在浙江省各地试种、示范,进而在全国推广应用。广陆矮4号成为全国大面积推广应用的常规稻品种,邱老师对此做出了巨大贡献。
陈如铭老师是厦门大学水稻育种组初建的三位成员之一。1979年9月调至厦门大学后与邱思密老师、王侯聪老师一起开展水稻育种研究。
邱思密 王侯聪(左)陈如铭(右)
三人成众,年龄等差3岁的邱思密、王侯聪、陈如铭,具有共同的研究兴趣,厦门大学水稻育种组就此组建。在人力、物力和水稻品种资源都极度匮乏的情况下,水稻育种组审时度势,建立具有特色的研究方向,确定选育优质常规水稻品种为目标。结合运用传统的水稻育种技术与人工诱变技术,厦门大学优质早籼稻新品种选育之路就此开启。
在集美农场20多年的时间里,15亩的试验田除了聘请一位农民工管理外,所有室内外的研究工作(如田间选种、收割、晒种子及室内筛选整理等)均大部分由邱思密、王侯聪两位老师全程参与,陈如铭、方亚顺等其他个别老师阶段性参与了部分工作,工作和生活都十分艰辛。每年7月份正是最忙的季节,要做田间收获、室内筛选整理、晚稻播种等工作,必需日夜加班加点。
由于当时全国的优质水稻新品种都为高秆品种,也没有国家优质水稻品种的标准。课题组大胆采用国际水稻研究所的糯稻品种IR29为父本,再由邱思密老师从引进的水稻品种“红410”中株选获得的“凤选4号”为母本,杂交后代降低了直链淀粉含量,选育出了荣获农牧渔业部优质产品奖的乌珍1号。这是课题组第一次突破性进展。
三、茁壮成长:筑巢引凤谱写发展新篇
2003年,因市政发展需要,厦大集美农场被征用。失去研究根据地的水稻育种组只能在集美区的后溪、灌口和漳州龙海等地租地种水稻开展研究。团队肩负田间科研和教学任务,披星戴月多处奔波,非常辛苦。
在当时的朱崇实校长及校、院各级领导的关心和大力支持下,学校决定筹建新的育种基地。先后投资一千多万元在龙海东园镇购置60亩耕地和相应的农耕机具,建设2200多平方米的实验楼一栋,命名为“厦门大学现代农业科研与教学基地”。2010年该基地建成并投入使用,课题组从此有了设备比较完善、地点稳定的基地。该基地现已成为厦门大学面向国内外进行水稻育种技术交流与展示的窗口。


龙海东园厦门大学现代农业科研与教学基地接待国内外专家
这一时期,黄育民、江良荣、郑景生和黄荣裕等成员先后加入水稻育种组,并逐渐成长为育种团队的中坚力量。另外,田惠桥教授从植物发育生物学角度研究水稻,对光敏核不育水稻内部的结构变化进行了深入探究。1985年田教授主持的“水稻未传粉子房培养的研究”课题获教育部科技进步一等奖。陈亮教授主要研究植物对生物和非生物逆境的响应机制,以探明如何增强植物对全球气候变化的适应性。近年来,陈教授研究了细菌性条斑病菌侵染水稻应答差异表达基因的功能及其分子机理,探究两类新的转录调控因子对非生物逆境的应答分子机理,努力发掘可用于作物遗传改良的功能基因。
课题组成员在田间进行水稻选育相关工作
随着研究技术的发展和课题组整体科研能力的提高,水稻育种研究工作开始借助遗传操作,利用分子标记对目标性状进行基因定位与克隆、分子标记辅助选择育种,实现有益基因的快速聚合。2012年,生命科学学院整建制搬迁至翔安校区。2020年,厦门大学与福建省九市一区合作,共建“八闽园”,开辟了近6亩土地用于水稻等作物的研究和教学实验。在教学区建设作物平台,对于推动和加速学科发展具有重要意义。从无到有,从慢到快,水稻等作物的遗传育种研究将在崭新的奋斗征程上焕发新一轮的生机与活力。


学院师生在八闽园新农科基地进行劳动实践
第二章 “稻”梦空间 造福千家万户
一、深耕不辍,水稻育种成果丰硕
水稻育种工作是“攻坚战”,更是“持久战”。实践性、连续性强,室外工作强度大。只有在真正的农耕环境下,才能选育适合推广应用的新品种。为了保证遗传的稳定性,一个品种的育成必需经过7-9世代的筛选。稳定的品系需参加2年的区域试验和1年生产试验,方可申请品种审定,审定通过后才能成为推广品种,需历时10年左右。除了时间的投入,机遇也很重要,传统的常规水稻育种甚至可以说是小概率事件。
秉持着“我们不能等待自然恩赐”的信念,水稻育种组历经十多年的探索,自创了荣获福建省科技进步二等奖的水稻成熟花粉人工诱变新技术,攻克了保持水稻花粉活力的难关,提高了水稻品种间杂交工作的效率。与此同时也创造了丰富多彩的新种质,为育种提供特殊种质资源,这是课题组第二次突破性进展。
有志者事竟成,辛勤耕耘收获了累累硕果。课题组通过室内外相结合方法开发出一条优质水稻新品种选育技术路线。在田间选优,室内“速干促变”及多世代、大样本脱壳筛选方法,解决了筛选垩白度、整精米率、透明度和充实度的难题。同时还在福建省稻瘟病重灾区的上杭县茶地镇建立了长期、稳定的稻瘟病抗病鉴定基地。从1979至2021年间,水稻育种组先后审定了乌珍1号(1985)、佳禾7号(1998)、佳禾早占(1999)、佳辐占(2003)、佳早1号(2007)、双园A(2019)、 陆A(2020)、佳福香占(2020)、佳谷优金占(2020)、宁12优039(2021)和佳禾165(2021)等11个水稻新品种。
佳辐占的育成,完全实现了课题组既定的育种目标,是课题组优质稻育种的第三次突破性进展。佳辐占系采用佳禾早占为母本,成熟花粉人工诱变获得的千粒重36克的株系为父本杂交,经多代筛选,2003年通过福建省审定。佳辐占系一级优质米,抗稻瘟病及稻飞虱,亩产量420公斤,适应性广,稳产性、再生性强,各种性状的遗传稳定性强。突破了长期以来早稻不优质的局限,自2003年至今都是福建省早稻主栽品种,也是再生稻的主栽品种,实践证明课题组的优质常规水稻品种选育的技术路线具有科学性和有效性。
经十几年的推广应用,佳辐占使福建省早稻品种实现了从低质到优质的历史性转变,累计推广应用1千多万亩,创造了20多亿元的社会经济效益,荣获福建省科学技术奖一等奖。
佳辐占优秀的稻米外观
2021年育成的国家部颁一级优质常规稻品种佳禾165,适合在华南稻区作为早稻迟熟品种、在福建全省作为晚稻中熟品种栽培。佳禾165一般亩产量530公斤左右,2021年早季在漳州龙海设立“佳禾165早稻优质高产栽培百亩示范片”,平均亩产量达590多公斤。亩产比佳辐占增产了100公斤以上,这是课题组第四次突破性进展,标志着进入高效优质水稻新品种选育新阶段。
佳禾165百亩示范片







厦门大学水稻育种组部分获奖情况展示
二、孜孜不倦,教学本位敬业奉献
尽管水稻育种工作非常忙碌,水稻育种组对于教学工作毫不放松。在教学上,邱思密副研究员主讲了《水稻育种及栽培学》,王侯聪教授负责本、硕、博学生《核素在生物学中的应用》课程的理论及实验教学。因为水稻育种的特殊性,王教授是季节性授课,农忙及选种时节不上课,农闲时集中上课,曾经一周7天连上二十三节课。对于学生的学习,王侯聪教授要求很严格,包括上课不能迟到,更不能逃课,重视基础知识积累,做学问要脚踏实地,有耐心和毅力,做对实际有用的东西。课题组其他成员均承担着本、硕、博的教学任务,水稻育种组树立了认真教学、重视理论、强调实践的良好教学风气。

王侯聪教授在田间地头指导学生
三、言传身教,榜样力量一脉相传
早在1998年王侯聪教授就退休了,20多年过去了,他始终坚持在水稻育种研究第一线,已至耄耋之年的他乘坐公交,往返于厦门岛内和翔安校区、厦门到漳州龙海水稻育种基地之间,水稻已经成为他生命的一部分。
奖掖后学,师恩难忘。王教授表示能取得这么大的进展,他最感谢的就是老师黄厚哲。2017年,值黄厚哲教授百年诞辰之际,王教授牵头发起了成立“黄厚哲纪念基金”倡议,资助学院家境清寒、品学兼优的在学本科生,以弘扬黄厚哲先生严谨治学、淡泊名利、关爱学生、无私奉献的高尚品德,进一步推动人才培养和学院发展,传承厦门大学优良的办学风尚,树立助学慈善风气。
言传身教,薪火相传。厦门大学福州校友会生命科学分会会长陈兵心心念念王侯聪教授对他的影响,2020年10月18日,在第四届杰出校友论坛上,陈兵深情回忆2014年他去拜访老师王侯聪,看到当时76岁的老先生还在田里工作,并表示只有当大家都吃上了优质大米,他的工作才算做完,那一刻他感悟到了厦大校训“自强不息,止于至善”。受其感召,陈兵首批捐赠10万元汇入“黄厚哲纪念基金”,并牵头成立“佳禾植物种质资源发展基金”,个人分期捐赠500万元助力植物学科建设与发展。
四、心中有梦,粮丰民安初心不负
水稻育种组始终坚持以人为本,服务国计民生。“为了让老百姓吃上最好的米!”是王侯聪教授的口头禅。
泽被桑梓,造福福建乡土。水稻育种组的常规水稻品种总是无偿分发给周边农民。农户可以自己留种,不必年年购买种子,减少种植水稻的成本。特别是在天灾人祸的特殊时期,自行留种的常规稻种子可以保障受灾地区尽快恢复稳定的粮食生产和供应,对于粮食安全意义非凡。
产研转化,助力地方企业。自2003年至今,水稻育种组与厦门好年东米业有限公司合作,在“产-学-研”一体化、基地规模化、生产标准化、质量品牌化等方面密切合作。联合研发“佳辐占”优质水稻品种,创建了“佳辐占米”和“状元米”两个品牌大米。曾经占厦门市优质稻米市场的34%,填补了福建省无自产优质稻米品牌的空白。


好年东米业有限公司与厦门大学水稻育种组联合研发佳辐占米
小小一粒米,凝聚了几代人四十多年如一日的汗水和心血。厦门大学水稻育种组将个人理想融入科技强国建设,努力改善中国稻米品质现状、满足人民实际需要,潜心农业科研,用心教书育人,是“学为人师、行为世范”的稻田筑梦人。
第三章 风吹稻浪 薪火生生不息
继往开来,薪火相传。水稻育种组四十余年的优良学风感染并引领着整个植物学科教研队伍。学院植物学科瞄准农业科技创新的重大战略需求,结合闽台地区气候变化与植物特色,聚焦植物应激与作物育种等前沿热点,围绕优质基因及种质资源的挖掘和创新利用,融通发挥各组优势,开展植物与作物适应环境的基础与应用研究,积极建设具有厦大特色的新农科,并持续推进建立集植物工厂现代农业科研平台、新农科实践基地、现代农业科研与教学基地于一体的教学和科研平台,为稳固国家粮食安全、推动乡村振兴贡献厦大力量。
一、精准育种,开发广适优质中国种子
比芯片行业“卡脖子”更加严峻的潜在危机,是当前国内种子过度依赖进口问题。种业发展可以分为四个阶段,1.0时代农家育种,2.0时代杂交育种,3.0时代分子育种,包括分子标记、转基因、基因编辑育种等,4.0时代“生物技术+人工智能+大数据信息技术”育种。目前发达国家已进入种业4.0时代,我国还在2.0时代至3.0时代之间。厦门大学植物学科团队瞄准国家种业4.0时代的战略需求,挖掘生物育种应用潜能,谋划产研协作,积极推动实现种业跨越式发展。
在生物技术育种层面,以已经建成的植物工厂现代农业科研平台为依托,探索适应未来发展需要的都市小型农业、垂直农场发展的可行性;研究药用植物代谢调控机理,提高药食同源农作物产品的口感和营养价值;利用基因编辑定向改良作物,促进作物重要性状形成与环境相适应。在大数据信息技术层面,通过环境与表型组之间的大数据分析,构建育种加速器,对作物长势和产量达到精准预测。针对光能利用是粮食生产的关键限制这一要素,通过大数据分析与 “光配方”设计等策略,实现对植物生长周期和生长状态的控制,改良农作物的适应性。
二、智慧育种,绘制植物应激分子网络
近几十年来,环境污染、社会化进程等原因,导致臭氧层持续变薄、温室效应加剧,极端天气频繁出现,如紫外辐射、高温、台风、干旱等,严重影响农作物的生长发育,限制作物产量,对我国粮食生产带来不确定性。植物学科团队以此为出发点,以对植物细胞进行高分辨率三维成像为技术突破,探索了解植物和作物对紫外线、遮阴、干旱和盐碱等非生物环境变化的应激响应机制;在保障高产和优质的基础之上,尝试培育对极端天气条件具有高度抵抗力、能够快速适应气候变化的“智能作物”。
三、创新育种,发掘利用优质种质资源
种质资源是种质创新的源泉。国外育种行业的发达很大程度是得益于种质资源百年以上的积累,尽管我国物种资源丰富,但许多地方品种正在快速消失。其中不乏优质、抗病、耐贫瘠的特性品种,种质资源保护面临新挑战。植物科学团队中不乏经验丰富、科研能力突出的植物分类学教师。在粮食安全攻坚战中,他们立足海西区位优势,大力挖掘闽台地区特色植物种质资源,并与植物科学团队中其他成员合作对种质资源合理开发并创新利用。
多年来,学院植物学科教研团队在多种质创制利用过程中勠力合作、披荆斩棘,逐步形成种质资源利用、基因挖掘、新品种创制、产业化应用的全链条组织体系,树立了建设多维农科、智慧农科、康养农科、特色农科的发展理念,为“双一流”学科建设贡献力量,积极奋进学科新百年!
资料来源:水稻育种课题组
文案:学院百年学科庆典工作组