近日，中國農業科學院都市農業研究所植物工廠創新團隊與中國水稻研究所錢前團隊合作，在植物工廠環境下成功實現水稻種植60天左右收穫的重要突破，將傳統大田環境下120天以上的水稻生長周期縮短了一半。這為加速作物育種提供了新的技術途徑。
水稻抽穗（圖片由受訪者提供）
據團隊首席科學家、都市所研究員楊其長介紹，這次試驗的水稻是由錢前團隊提供的矮稈品種，其株型較矮，空間利用率高，適合在植物工廠環境下進行多層立體栽培。
據了解，這次水稻種植試驗是在有四層栽培架的全人工光植物工廠進行的，採用定製光譜的LED光源為水稻不同生育期提供最佳的光環境，將水稻種植在營養液栽培槽中，根據不同時期的營養需求精準供給養分。同時，植物工廠內部的環境要素，如光照、溫度、濕度、二氧化碳濃度等都受到精準調控，為各生育階段提供最佳生長環境。
在供試的6個矮稈品種中，2個品種表現出較高的產量潛力，定植后45天抽穗，63天收穫，單株分櫱數達89個，單層栽培架的綜合產量為每平方米0.98公斤，相當於畝產650多公斤。
中國科學院院士、中國農科院作物科學研究所所長錢前表示，高效的育種產業是保障國家糧食安全的關鍵。使用傳統育種方法，通常一年只能產生1至2代，即使在溫室環境下或在熱帶地區，一年也只能產生2至3代。
“對於大多數作物來說，要想培育出新的優良種質，需要經過若干代繁殖，通常需要幾年甚至數十年時間。依靠植物工廠技術，打破了這個時空瓶頸。”錢前說。
據悉，在植物工廠里，通過調控環境與營養要素，能夠顯著提升作物的光合作用速率，誘導早期開花和促進作物快速生長，大幅縮短作物生育周期，實現“快速育種”。植物工廠育種加速系統可不受土地、空間和氣候條件的約束，建在實驗樓或育種單位附近，一年四季均可進行加代育種。
楊其長表示，未來有望實現每年6茬以上的“快速育種”，栽培層數可以達到10層以上。這一技術的突破為水稻與其他作物的加代育種和高效栽培提供了新思路。下一步，研究團隊將針對植物工廠環境可控以及多層立體栽培的特徵，選育出適宜植物工廠種植的水稻品種，提高產量水平。
“目前這項研究剛起步，我們期待未來水稻可以實現精準營養供給和光溫調控，可以實現無菌空間和立體栽培、全程機械化，農民可以到工廠進行操作。”錢前說，這項研究不僅改變了傳統的育種與栽培方法，而且為未來工廠化栽培奠定基礎。