粮食安全是中国和“ 一带一路” 沿线国家共同关切的问题, 粮食合作是“ 利益综合体” 和“ 命运共同体” 的最佳结合点之一^[12]。水稻是世界最主要的粮食作物之一, 是1/3人口的主要口粮。从1964年袁隆平院士首次提出通过“ 三系法” 和“ 利用水稻杂种优势” 的设想, 到2017年超级杂交稻跨上百亩片平均单产17.2 t· hm^-2的新台阶, 杂交水稻在我国国内得到普遍推广, 播种面积占水稻播种面积的50%以上, 联合国粮农组织(FAO)将发展杂交水稻作为解决贫困地区饥饿问题的首选农业技术^[13]。但是, 在“ 一带一路” 沿线国家和地区, 杂交水稻的普及率均落后于我国。据近几年统计, 东南亚、南亚杂交水稻种植面积占比不高, 世界水稻种植大国印度的杂交水稻播种面积仅占比5.8%, 印尼、孟加拉、菲律宾等国家的杂交稻种植比率不足5%, 最好的缅甸、巴基斯坦分别为19.6%和18.2%; 世界整体的杂交水稻种植比率也仅为6.7%。袁隆平指出:“ 一带一路” 沿线很多国家适合种植水稻。因此, 杂交水稻品种选育及技术推广合作能促进“ 一带一路” 沿线国家农业的快速发展。

水稻重点实验室在超级杂交稻种质创新及分子育种技术方面处于国际领先地位, 实验室利用创新的亲本选配、根系筛选和抗病性分子标记辅助选择技术构成的“ 后期功能型” 超级杂交育种技术, 育成的国稻系列品种生产应用面积已达270万hm²。创制高配合力恢复系华占组配育成杂交稻品种39个, 天优华占成为国家区试双季晚籼对照品种。提出“ 前期功能型超级早稻” 选育技术, 培育出超级早稻中嘉早17, 年推广面积达60万hm², 居我国籼稻年推广面积第一位, 连续被农业部列为全国水稻主导品种, 是近30年来唯一年推广面积达千万亩级别的早稻品种。实验室选育的中早35被农业部确认为超级稻品种, 并成为国家区试长江中下游双季早籼对照品种。近5年, 实验室审定水稻品种76个, 新品种权58个, 其中10个品种被农业部认定为超级杂交稻品种, 是全国入选超级稻品种最多的实验室。

在“ 一带一路” 倡议模式下, 水稻重点实验室提出“ 输出杂交水稻技术, 助力‘ 一带一路’ 倡议” 的方针, 不断加强与东南亚、非洲和欧洲等国家、地区或组织间的合作与交流, 先后与16个国家和地区签署战略合作协议。但是, 不同国家气候、季风、降水、土壤、虫害等条件存在差异, 中国目前的杂交水稻种子并不能完全适应其他国家, 异国种植增产情况不如国内明显。针对这种情况, 水稻重点实验室与合作国成立“ 亚洲农业技术转移中心” 、“ 中巴杂交水稻联合研究中心” , 对产品进行改良和重新培植, 建立新品种和新技术示范点76个, 百亩示范片46个, 培育出既高产又抗病虫害的作物新品种达30多个, 在印度尼西亚和非洲最高增产幅度超过70%, 受到当地农民的欢迎。

水稻重点实验室运行管理国家水稻种质资源中期库, 保存水稻种质资源7万余份, 平均年收集国内外水稻新种质1 000余份。在“ 一带一路” 政策指引下, 实验室与国际水稻研究所、俄罗斯全俄水稻研究所、肯尼亚农牧渔业部等合作, 通过建立系统化的水稻种质资源遗传多样性保护技术、标准化的水稻种质资源测试技术, 向国内外水稻研究单位提供标准化的资源评价数据、针对性的种质实物、水稻突变体及配置各种遗传材料。实验室创建“ 国家水稻数据中心” (http://www.ricedata.cn/)网站, 向公众免费提供水稻品种、系谱、优质种质、突变体、分子标记、基因(QTL)和文献等数据资源的检索服务。实验室与国际水稻研究所共同建立“ 稻米品质和营养联合研究中心” , 设立优质稻米分析平台, 共收集和评价了2 000多份全球香稻资源, 并初步建立其表型、香味基因型数据库。通过对水稻种质资源的挖掘和分发资源的充分利用, 实验室与多家合作单位一起揭示了一系列重要的水稻科学问题, 并育成12个新品种, 累计推广应用达400万hm²多, 农民增收25亿元以上。

水稻生物量大、穗大粒多, 水稻生产肥水资源利用率不高, 高低温灾害频发等因素, 直接导致水稻产量下降, 品质降低。水稻重点实验室根据多年田间生产实践, 创立“ 前期早发够穗苗、中期壮秆扩库容、后期保源促充实” 的高产栽培共性关键技术、水稻肥水高效施用技术、水稻根际环境肥水调控技术、水稻高产减氮增效技术、水稻低碳栽培技术、水稻灾害防控与补救栽培集成技术等, 同时制作超级稻品种栽培技术规程, 编制品种高产栽培模式图, 在我国华南、西南、长江中下游及北方等主要稻区推广应用, 稻谷增产显著。

针对传统水稻机械化育插秧存在的取秧不均、伤秧伤根严重、漏秧率高、插后返青慢等问题, 发明了水稻钵形毯状秧苗机插新方法, 使得机插漏秧率降低2.1%~4.8%, 且插苗均匀, 伤秧少, 插后秧苗提早返青3~7 d, 比传统机插增产稻谷10.1%, 该技术在我国年推广面积超过200万hm²。2014年, 实验室与肯尼亚农牧渔业部就水稻高产栽培及机插秧技术展开合作, 针对当地水稻种植方式不协调、栽培技术不配套、品种增产潜力难发挥及当地生产的农机产品难以满足农业发展的需要等实际问题, 结合当地气候、季风、降水、土壤等条件, 创新超级稻高产栽培技术, 实现良种良法配套, 突破当地水稻机械化种植瓶颈, 创新水稻育秧模式, 发明水稻机插新方法和新技术, 推进当地水稻机械化发展, 对提高当地资源利用率, 提升机插秧技术水平, 提高粮食产量, 促进农民增收增效发挥了重要作用。

水稻病虫害是影响水稻稳产、高产的重要因素之一^[14], 目前已经发现的病害有50~60种, 害虫有250多种, 多数水稻病害由迁飞性害虫传播。水稻重点实验室在水稻病虫成灾机理与控制方面的研究居世界领先地位, 在水稻重要病害稻瘟病、条纹叶枯病、立枯病及主要害虫稻飞虱、二化螟、稻纵卷叶螟等的致病机理上取得重大突破。近年来, 实验室联合全国农技推广中心, 与泰国、越南、老挝等东南亚国家开展水稻迁飞性害虫防治合作, 就害虫的监测预报领域深化合作, 取得了较好效果。一是根据害虫发生情况, 定期开展联合调查, 掌握害虫发生规律、特点及天敌资源, 及早监测预警, 并适时开展联防联控。二是开展监测防治信息共享, 建立国家间及边境重点地区的信息交流机制, 定期互通灾情, 重大灾情及时通报, 实现监测与防治信息共享。三是加强技术交流, 定期组织沿线国家开展技术交流、专家研讨和人员培训, 互相借鉴, 共同促进, 提高防治技术水平。

推动“ 一带一路” 倡议建设的关键是人才, 农业教育的发展势必为农业经济的稳定和发展提供强有力的科技和人才支持^[15]。“ 一带一路” 沿线国家大多是新兴经济体和发展中国家, 普遍处于经济发展期, 农业劳动力优势明显, 但是高水平的农业科教人才培养能力不足, 对农业科教人才的需求旺盛, 因此, 加强人才培养体系建设尤为重要^[16]。水稻重点实验室作为服务区域经济发展和高等农业教育的主力军, 立足农业特色, 突出重点学科建设, 设立高层次国际化人才培养计划, 扩大“ 一带一路” 沿线国家来华留学生教育规模, 切实履行“ 一带一路” 历史使命。近5年来, 水稻重点实验室对内加强人才培养, 着重打造一批具有国际化视野、熟悉各国国情、专业技能过硬的高层次国际化人才, 成功申请国家自然科学基金委国家交流与合作项目3项, 派出100余人次赴国外考察访问、合作研究、攻读学位、参加国际会议及研讨磋商活动等。对外加强技术合作与人员培训, 与“ 一带一路” 沿线23个国家的35个机构展开形式多样的技术合作, 与巴基斯坦等国家联合培养50多名国际学生, 其中31人取得博士学位, 先后为印尼、越南、菲律宾、印度等18个国家培训了46名专业技术人员。