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镉是一种重金属，超标后对人体有害，而作为全球主要粮食作物的水稻却天生喜镉，这导致镉超标一度成为困扰水稻育种的世界性难题。湖南省农科院的育种科学家们用了整整十二年的时间攻关，终于创造性地培育出镉低积累水稻品种，把“不可能”变成了“可能”，让中国人的饭碗端得更稳。

夜幕降临，长沙岳麓山种业创新中心的品鉴室里饭香四溢。眼前的六个电饭煲里分别装着以不同品种的水稻蒸煮而成的米饭，这其中既有备受市场青睐的泰国香米，也有省农科院科研团队最新培育或改良的水稻品种。

八位随机抽取出来的育种科学家，在逐一品尝这些米饭后，投票选出了自己心目中口味最佳的品种。

工作人员公布结果：好，刚才经过大家的投票，我们得出的票数，第一号红色，是我们选的泰国香（米）作为对照，得三票。“韶香100”是第一的，五票。

在品鉴会中胜出的“韶香100”，正是今年刚刚入选《国家农作物优良品种推广目录》的镉低积累水稻品种。

湖南杂交水稻研究中心研究员 杂交水稻全国重点实验室副主任 赵炳然：我们低镉（水稻）现在好多是杂交稻，它口感也非常的好，甚至还比一般的常规优质稻口感更好。

中国工程院院士 湖南省农科院党委书记 杂交水稻全国重点实验室主任 柏连阳：过去我们（需要）满足老百姓吃得饱，产量高（是）第一位的。现在吃饱的同时（还要）让老百姓从吃饭中享受到幸福，享受到愉悦，享受到快乐。

中国是世界第一大粮食生产国。如今，随着经济社会的发展和生活水平的提高，中国正在实现从吃得饱到吃得营养健康的跃升。

然而，就在十二年前，一场“镉米”危机曾经席卷了洞庭湖畔的鱼米之乡，消费者谈“镉”色变，种粮户损失惨重。破解镉污染难题，迫在眉睫。

事实上，水稻镉超标并非湖南一域之困，也不只是中国的粮食生产才面临的严峻挑战。全球水稻主产区的镉污染率达到了9%。早在20世纪初，日本就发现过一种名叫“痛痛病”的怪病，其病因就是镉污染。日本科学家从水稻中发现了决定镉元素吸收的主效基因，但改变这一基因后培育出的新品种，产量仅为此前的11％。国际学术界一度认为，培育稳定高产的低镉水稻品种是一条无法走通的路。

中国工程院院士 湖南省农科院党委书记 杂交水稻全国重点实验室主任 柏连阳：当时甚至有一些专家认为这是一个伪命题，说不可能搞出低镉品种，因为水稻就是喜欢吸收镉，我们这个团队压力很大，都觉得做不出来。

粮食安全重于泰山。为了摆脱“镉大米”，我国实施了对重金属污染耕地的修复和综合治理。

然而良田只是基础，良种才是关键。2013年，湖南省委、省政府决定开启低镉水稻品种选育的体系化攻关，柏连阳被任命为项目的首席科学家。

面对几乎空白的研究基础和紧迫的形势，柏连阳决定，同时组建多个科研团队，使用多条技术路线并行的方式进行攻关。

“一粒种子藏世界，天命之年攀高峰。”这是水稻育种专家赵炳然50岁生日时，老师袁隆平给他写下的题字。就在这一年，他开始了低镉水稻品种的选育攻关。

湖南杂交水稻研究中心研究员 杂交水稻全国重点实验室副主任 赵炳然：年龄不是问题，你特别是到了50岁，你更要抓紧时间去努力去解决这样特别需要解决的问题，你才有价值。我们从来就不会考虑，你这个事情能不能够干得出来，你想的是这个事有没有必要、它的路在哪里。我们是要去探索。

水稻育种没有捷径，无非两个字——“选”和“变”。

所谓“选”，就是在现有的水稻品种中进行筛选。于是，湖南省农科院向全国各地的科研单位和农业部门发出了征集稻种的请求，很快，3万多个表型和基因型各异的稻种样本从四面八方汇聚而来。

中国工程院院士 湖南省农科院党委书记 杂交水稻全国重点实验室主任 柏连阳：低镉还是高镉，看不见摸不着，只有一直去测，你要从成千上万的样品里去测，工作难度大，而且一测就不行，一测就是高镉的，一测就是高镉的，搞得信心受到很大影响。说实话在这种背景下，没有坚韧不拔的毅力，是很难坚持的。

另一条路则是“变”。赵炳然团队尝试通过化学试剂、伽马射线、电子加速器等各种手段，诱使优质常规稻、杂交水稻父本和母本的特定基因发生突变，从而实现低镉高产。

湖南杂交水稻研究中心研究员 杂交水稻全国重点实验室副主任 赵炳然：你不变，你没有选的“食材”，我们炒菜你要食材，你要有不同的材料，我们叫做遗传多样性。你先要创造出这样的种子，它要变，但是它这个理化诱变变异的产生是随机的，它有可能有一定的频率哪一株变了，却没有一个办法，你想很快的就知道那株已经变了，做不到。它就是一个技术瓶颈。太难了，大海捞针。

然而团队前后试验了近30万株亲本材料，却无一成功。

湖南杂交水稻研究中心研究员 韶也：能试的办法我们都试了一遍，甚至还把种子送上了太空，每一次都是几万株种在田里，要等四五个月的时间，却等不来好的结果。那几年，我们就反复做这一件事。

2018年年底，受到重离子靶向治疗癌症技术的启发，赵炳然突发奇想，希望把重离子诱变技术应用到水稻育种上来。但当他联系上位于甘肃兰州的重离子加速器国家实验室时，却被告知，按照当时的排期，要到两年后才能轮到他们使用。不过幸运的是，中科院近代物理研究所的李文建在得知情况后，主动让出了自己团队的两个小时，让赵炳然团队得以在2019年3月就进行了第一次重离子诱变实验。

中国科学院近代物理研究所研究员 李文建：赵老师提供的有两万粒种子，两万粒种子要一粒一粒地摆放在一个小皿里头。我们组织了一个小组，协助赵老师来完成这个事情，摆放过程中，大概花费了48个小时的时间。因为加速器时间不等人，比较急迫。

就在这一次实验里，赵炳然果然从两万粒种子中得到了一株具有低镉特性的水稻母本“莲1S”。

母本有了，还需要有父本，这就意味着必须进行更多的重离子诱变实验。兰州重离子加速器国家实验室把用于处理植物的所有束流时间，全部分配给了低镉水稻研究，共计20多个小时。2021年2月5日这一天，是南方的农历小年，赵炳然终于找到了那株宝贵的低镉父本。不久，低镉杂交水稻品种“臻两优8612”诞生了。

中国科学院近代物理研究所所长 孙志宇：通过这个大科学装置，把我们核物理和农业育种，这两个通常大家印象里是相隔非常远的学科，发挥各自的优势，做到一个强强联合，突破了农业育种原有的这个技术的壁垒。

实验成功了，赵炳然却在生活和事业上接连遭受了打击。2021年5月，恩师袁隆平逝世。而偏偏在这个时候，他的研究成果又受到了不少业内人士的质疑，推广应用阻碍重重。

湖南杂交水稻研究中心研究员 杂交水稻全国重点实验室副主任 赵炳然：这个效果是颠覆性的，谁都不相信，你搞个理化诱变有这样的效果的。另外一个（质疑是）你这个有什么好多创新呢？你不就是一个靶向筛选、一个重离子束流，这么简单的一件事情。在这样的情况下面，我怎么解释，人家都不信。你知道吧。你说服不了人家。

十几年来都没有休过年假的赵炳然，向单位提交了年假申请，休假地就选在了他曾与老师袁隆平并肩奋斗过的地方——海南南繁基地。

湖南杂交水稻研究中心研究员 杂交水稻全国重点实验室副主任 赵炳然：大家不信怎么搞，我们唯有把事情搞好。一株一株地取样送回长沙去检测，这一丘田3万株，百分之百（取样）。我们说你人在阴处，你只要走到有太阳的地方，阴处就不在了。

2023年10月，“臻两优8612”全面试种成功，当年就在湖南的52个县市区推广种植了107万亩，平均亩产达到688公斤，成为第一个被大面积推广的低镉水稻品种。经过严格检测，该品种稻谷的镉含量每公斤均值仅为0.026毫克，远低于国标上限的0.2毫克。

湖南杂交水稻研究中心研究员 杂交水稻全国重点实验室副主任 赵炳然：（全面种植）取得巨大成功，全面实现安全生产，丰产增收，那一年这样的低镉品种的谷子（稻谷）卖价也高，比一般的高两毛，农户高兴啊。

每次来到海南，赵炳然都会去老师袁隆平工作过的房间坐一坐，把最新的研发品种带到老师的雕像前，就好像老师从未离开。

湖南杂交水稻研究中心研究员 杂交水稻全国重点实验室副主任 赵炳然：袁老师，您看，每年我们就带着一袋一袋材料来海南播种，这就是我们（用）重离子定向育种技术创造出来的一批新材料。要是您在，我会把这个米送过来给您品尝。如果您看到有这样的成果出来，您一定会很高兴！

如今，“臻两优8612”在全国的推广面积累计已经超过了420万亩。而第一个通过国家审定的低镉水稻品种“西子3号”，入选了2024年“中国农业农村重大科技新成果”。首个优质香型低镉水稻品种“韶香100”，则实现了低镉与美味兼得。

稻菽千重浪，粒粒蕴真心。一粒小小的种子，饱含着农业科研工作者的坚守与奉献，见证了一代代研究者接力奋斗的璀璨初心。

湖南杂交水稻研究中心研究员 杂交水稻全国重点实验室副主任 赵炳然：我们在“十四五”原创了这么一个技术，实现了0到1的突破。在“十五五”，我们将把这项技术用到更多的生物，用这项技术去培养培育更多的新的品种，实现从1到X再次突破。

中国工程院院士 湖南省农科院党委书记 杂交水稻全国重点实验室主任 柏连阳：我们要把岳麓山实验室建设好、利用好，一系列的农业科技平台将成为国之重器，为国家农业强国的建设，发挥更好的湖南力量。