技术生物所利用离子束诱变技术破解水稻秸秆还田难题
合肥物质科学研究院 2011-11-17
11月10日，晚秋微风，中科院合肥物质科学研究院技术生物所南岗实验基地，离子束诱变的脆秆水稻秸秆还田试验正在进行中，一大片水稻的秸秆在收割机身后“粉身碎骨”，地面上只留下一排排稻茬。参加试验的科研人员相互祝贺成功，围观的农民高兴地说：真得可以不用烧秸秆了！
作物秸秆还田可以让有效营养元素返回土壤，提高土壤肥力，是农业部重点推广农业新技术之一。但由于作物秸秆柔韧，机械难以粉碎，机收后秸秆过长，杂余成堆，耕作时不易翻压进土壤，造成秸秆长期不腐解，直接影响后季节作物播种和生长。
因此，作物秸秆处理一直是农业生产中的棘手问题，每逢收获季节狼烟四起，带来严重的环境污染并造成生物质资源浪费。据统计，每年烧掉的秸秆损失相当于6000万吨腐殖质和60%的氮、磷、钾化肥产量。
据离子束生物工程实验室刘斌美博士介绍，从作物品种自身的遗传入手可以从根本上解决秸秆还田的问题，通过改变茎秆细胞木质素、纤维素含量和比例，使之在田间茎秆脆而不易倒伏，成熟收获时秸秆易粉碎、机械能耗低。
为此，技术生物所和遗传发育所科研人员合作，利用离子束辐照水稻中籼9311和晚粳秀水110，获得3个水稻脆秆突变体，其中中籼9311后代2个突变体，叶片特别容易折断，无法进行田间管理；晚粳秀水110的脆秆突变体表现茎秆脆而不倒，叶片和谷粒都不表现脆性，能够进行正常的田间操作。
进一步研究表明，该突变体茎秆变脆主要是茎秆细胞纤维素含量降低、半纤维素和木质素含量增加所致。由一对隐性基因控制该性状的遗传，通过分子标记将该突变基因定位于水稻第8号染色体上，可能是一个新的水稻脆秆突变基因。
离子束生物工程实验室为评价该脆秆突变体的应用潜力，开展了大面积田间生产试验，该突变体表现分蘖力强、抗倒伏，产量较对照品种秀水110增加5%左右；成熟期机械收割，该突变体秸秆容易粉碎，粉碎的秸秆长度85%以上小于5cm，最长不超过10cm。收割机可将粉碎的秸秆均匀地散在田间，机械作业负荷轻，经计量统计，燃油损耗较对照品种约降低15%，解决了秸秆还田的难题，显示出很好的应用前景。
同时，脆秆水稻十分适宜家畜饲用，是畜牧业很好的饲料来源。研究人员将通过加快该突变体的品比试验和示范，争取早日投入生产应用，为实现我国农业的“低碳”目标作出贡献。
