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广州大学教授东北种大豆?破译RIN1基因密码!国产大豆“东生89”耐密高产,取得重大突破
2026-11-12 18:29:16
广州日报新花城

金秋时节,黑龙江北大荒黑土地上,连片的“东生89”大豆长势喜人。豆株整齐挺拔,茎叶浓绿繁茂,枝杈分布匀称,叶片舒展厚实无明显病斑,行间通风透光良好,豆荚挂满枝干、紧实饱满。

国庆期间,在黑龙江五大连池市、北安市、绥棱县等地的示范基地,科研团队、专家组深入田间开展测产工作,实测数据:“东生89”亩产371.58公斤。作为我国大豆育种领域的重大科研成果,依托rin1基因(为矮秆基因,由高秆RIN1基因突变而来)培育的“东生89”,实现大豆耐密高产关键技术突破,向着破解我国大豆产业“卡脖子”难题迈出坚实一步,为保障国家粮食安全、降低大豆对外依存度提供核心种质支撑。


大豆田间实收测产现场(学校供图)

我国是全球最大的大豆消费国,每年大豆消费量约1.2亿吨,国产大豆仅约2000万吨,超八成供给依赖进口。受耕地红线约束,依靠扩大种植面积提升大豆总产量空间有限,推动大豆单产倍增,成为补齐我国大豆供给短板的核心出路。广州大学刘宝辉教授科研团队跳出传统“依靠单株增产”的育种路径,创新提出“依托群体效应提升单产”育种思路,采用物理诱变创制种质,成功发掘出大豆“绿色革命”关键基因rin1。该基因来自大豆自身天然突变,可缩短大豆节间距,塑造紧凑矮秆株型,且不减少节数、不显著削弱单株结荚能力,从根源上破解了“密植即倒伏”难题。

突破育种桎梏:RIN1基因解锁大豆“绿色革命”

水稻、小麦的绿色革命,依靠同时减少节数、缩短节间实现矮秆抗倒伏。但大豆豆荚生长在茎秆节位之上,如果减少节数,会直接造成结荚数量下降、产量受损。大豆想要实现矮秆抗倒伏,只能通过缩短节间长度、尽量保留茎秆节数,这是长期困扰全球育种家的技术瓶颈。

广州大学生命科学学院二级教授、分子遗传与进化创新研究中心主任、广东省植物适应性与分子设计重点实验室主任刘宝辉介绍:“2011年我们用钴—60伽马射线辐射黑农35,从诱变突变体库筛选得到矮秆耐密材料。rin1基因调控赤霉素通路,把有活性赤霉素氧化为无活性GA8,缩短节间;同时不会显著减少节数。水稻、小麦绿色革命同时减少节数加缩短节间,但大豆荚长在节上,节数下降会直接减少结荚数,因此大豆不能靠降节数降株高,只能缩短节间。”

团队青年科研人员,也是RIN1基因主要克隆人、广州大学生命科学学院副教授李世晨补充介绍:“RIN1基因是拟南芥SPA3a同源基因;RIN1蛋白结合并降解STF转录因子,调控赤霉素通路;rin1突变后对STF的降解作用减弱,从而缩短节间,实现矮秆耐密,节数仅有1—2节小幅下降,条件适宜时甚至不减少节数,依靠群体密植来实现增产。我们实验室大本营在广州,试验基地扎根黑龙江,需要频繁下乡看田间表型,再回到实验室开展分子改良。”

年过六十的刘宝辉始终坚守科研一线。谈及迟迟不退休,他坦言:“把大豆单产问题解决才能退休。”刘宝辉出生于上世纪六十年代初,亲身经历过物资匮乏的岁月,蛋白质食物稀缺的记忆,在心底埋下科研报国的种子,立志要让国人能够获得充足蛋白质供给。记者跟随团队从广州奔赴黑龙江开展田间调研,飞机转汽车,每日长途奔波约8小时,大豆试验田地处偏远北大荒,部分道路冻损坑洼,车辆通行艰难,农业科研的艰辛可见一斑。本次实地考察覆盖五大连池市大豆生产区、北安大豆生产区、绥棱县马场村三大地块。

其中,五大连池市隶属于黑龙江省黑河市,地处小兴安岭向松嫩平原过渡地带,属于世界三大黑土带核心区域,是全国大豆制种大县、国家区域性大豆良种繁育基地、国家大豆现代农业产业园、寒地非转基因春大豆核心产区,拥有农产品地理标志“五大连池大豆”。区域跨第三、四、五、六积温带,≥10℃活动积温2100—2500℃,无霜期105—120天。土壤以黑土、暗棕壤、草甸土为主,有机质4%—5%,火山灰矿物质丰富,昼夜温差大,利于大豆蛋白、脂肪积累,适合寒地大豆繁育与商品豆生产。市域耕地合计约579万亩(含8个国营农场),大豆常年种植面积400万亩左右,占耕地近70%,其中大豆良种繁育基地约100万—134万亩,是北方春大豆最重要的良种输出基地。

绥棱县马场村是绥棱优质大豆核心示范区,隶属于黑龙江省绥化市,地处黑龙江中部、小兴安岭南端西麓。当地横跨第二、三积温带,坐拥百万亩天然富硒黑土,地处世界三大黑土带核心区,灌溉水源充足,昼夜温差大,十分利于大豆蛋白质积累。绥棱马场东生89共计1650亩,采用110公分大垄垄上3行模式,公顷播种密度55万株,公顷保苗密度50.3万株,5月7日—9日播种,可顺利进入串叶归圆期。

大田表现亮眼:多方实地见证东生89超高密耐密抗倒优势

依托RIN1基因培育的东生89,是目前国内唯一可实现55—60万株/公顷超高密度种植而不倒伏的大豆品种。国内常规大豆种植极限大多在26—35万株/公顷,即便喷施矮壮素依旧容易发生倒伏。该品种蛋白含量42.05%,含油约20.8%,蛋白与油脂总和接近63%,审定定位为芽豆,适宜黑龙江第三、第四积温带(有效积温2250—2450℃),适配区域覆盖约3000万亩大豆耕地。

2025年北安770亩示范田,经钱前、张献龙、林鸿宣三位专家见证实收测产,东生89亩产达到386.35公斤,对比全国大豆平均单产135.9公斤实现产量大幅跃升。2026年雨水偏大,部分地块晚播20天,大豆节数减少,预估亩产依旧可以维持350—400公斤区间。


田间观摩现场点评专家在实地调研后评价:“我们现场可以直观对比,东生89密度接近60万株/公顷,植株挺立;相邻常规品种仅27—29万株/公顷,已经轻微倒伏。东生89株高约70cm,对照品种85cm;结荚多、籽粒饱满;群体长势整齐,抗病灾。按照田间长势预判亩产可达380—400公斤;对比全国平均130—135公斤,产量实现跨越式提升,该品种代表大豆育种革命性方向。”

绥棱县三场大豆种植专业合作社厂长闻玉书介绍,当地引进东生89种植1600亩:“东生89保苗52万株/公顷,不倒伏。今年表现抗根腐病、菌核病;苗期经历三次淹水仍可存活,耐涝表现突出。最开始合作社社员普遍反对超高密度,担心倒伏,刘宝辉教授给出技术保障承诺之后,我们才落实播种。”

绥棱一位农业干部介绍说:“当地主栽作物是大豆、玉米、水稻,我们把科技农业放在首位。东生89每公顷密度60万株,常规品种26万株;初步测产一垧突破万斤,实现亩产翻番、效益翻番。相当于大豆种植面积变相翻倍;为国家粮食安全做贡献,为农民增收开辟路径,打造全国大豆高产攻关示范样板。过去本地一垧地大豆最高产量也就6000斤左右。”

五大连池市种植户梁海波讲出一线种植的真实感受:“听朋友介绍去年这个品种高产,实地了解之后我选择试种,播种密度55万株/公顷,普通品种也就30多万株。东生89株高70多公分,普通大豆90—100公分;叶片小、上冲,通风透光好;密植不倒伏。管理模式和普通大豆一致,不需要特殊管护。肥料投入有所增加,但产量大幅提升,综合效益高,预估一垧地产量万斤以上,收益显著高于普通大豆。5月23日播种,10月收获,全程机械化作业。看到实实在在的成果,我还向亲戚朋友推荐这个品种,大家一起共同致富。”


育种面向未来:持续迭代完善大豆育种创新链条

东生89跳出传统大豆追求单株高产的育种思路,依靠群体效应挖掘增产潜力,对破解我国大豆产能短板、保障国家粮食安全具备重大价值。刘宝辉教授团队透露,东生89只是第一步。下一步团队将继续依托rin1基因,培育既矮秆耐密又高蛋白新品系,改良7S、11S球蛋白,改善大豆乳化、溶解等食品加工特性;同时解析大豆蛋白和油脂天然负相关的偶联机制,希望打破二者此消彼长的关系,持续完善大豆育种创新链条,助力攥紧中国种子,缓解我国大豆对外依存的压力。


困难待解决:示范田走向大面积推广仍有多重障碍

尽管科研成果和示范田表现十分亮眼,但这项重大科研成果从示范田走向全国大面积推广,光靠广州大学刘宝辉教授团队的力量远远不够,成果推广落地面临困难。

刘宝辉教授表示:“科研单位没有经费做种子扩繁,只能和东农种业合作繁育种子。2026年示范面积15万亩,就需要800吨种子。我们种子优先供给管理水平高的种植户,不是高价就卖。农民固有观念是‘种密就倒伏’,没有见过超高密不倒伏大豆;解决办法只能是建设示范田,邀请农民到田间实地观摩、测产,眼见为实。现阶段技术指导只保障千亩以上大户,后续计划上线线上培训、提供24小时咨询服务。”


“硬件上最大短板就是播种机械。现有播种机适配18—22万株/公顷密度,提升到60万株每公顷时,播种株距均匀度不足,出现扎堆、断苗,需要改造升级播种设备。”刘宝辉教授继续介绍,“科研经费只允许做研发,不能用来搞种子繁育、大面积推广。我们作为科学工作者,没有能力包办推广全流程,更加需要政府部门、农业技术推广部门一起来协同发力。”

在推广现实阻碍上,观摩专家补充道:“良种还需要良机、良法、良技配套。现有农机设备是按照传统低密度大豆设计,要发挥东生89全部增产潜力,农机改造是绕不开的环节。农民眼见为实,必须把农户请到田间,亲眼看到高密度不倒伏、实地称量产量,才能够打消心中的顾虑。”

闻玉书在反馈时表示:“小农户数量多、地块分散,团队技术人员人手有限,很难做到全覆盖技术指导。普通农户根深蒂固觉得大豆不能种密,看到我们高密度播种的时候,周边不少农户都觉得我们肯定会倒伏绝收。”

梁海波则提到,周边很多乡亲听说了东生89的表现,但受限于种子供应量、对密植风险的担心,不敢贸然更换品种。

除此之外,订单农业落地同样面临挑战。刘宝辉教授团队介绍:“食品加工企业想要开展优质大豆订单农业,需要足够连片大面积种植,如果只是一家一户几百亩地,很难满足企业原料需求;一旦掺杂普通大豆,就会拉低7S、11S球蛋白等加工指标,高价订单很难落地。企业前期投入风险高,主动投入繁育种子、改造农机的意愿不强。”

专家指出,目前种业、农机、农技推广、下游加工各环节尚未形成联动机制,要把示范成果转化为全国的产能增量,需要政策层面协同,打通从育种、制种、农机改造、技术培训到下游加工全链条,才能真正释放rin1基因以及东生89的增产潜力,为我国大豆产业突围贡献力量。

文/广州日报新花城记者:魏丽娜

图/广州日报新花城记者:陈忧子(除署名外)

视频/广州日报新花城记者:陈忧子、魏丽娜

广州日报新花城编辑:何雪华

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