上海雜交粳稻產業發展與展望

曹黎明 程 燦 周繼華 儲黃偉 牛付安 袁 勤

（上海市農業科學院作物育種栽培研究所，上海201106）

粳米供應安全保障是中國今后糧食安全的重點，也是未來國家糧食安全供需的主要矛盾。農業農村部韓長賦部長指出，確保國家糧食安全的核心是口糧，口糧供給的重點是稻米，稻米供給的關鍵是粳稻。全球粳米的生產國和出口國僅有中國、日本、韓國、美國、澳大利亞、埃及等少數幾個國家[1]，全球粳稻種植比例8.8%，總產占14.2%。2007-2015年國際市場稻米的貿易總量從3200萬t增加到4167萬t，但是全年粳米貿易比例卻從10.9%下降到2015年的8.1%，僅350萬t左右，不及中國粳米消費量的5%。中國是世界上粳稻種植面積最大、總產量最高的國家，粳米的安全必須立足本國生產，國際可調節的空間極為有限。為了滿足中國日益增長的粳米需求，近年來南方秈稻區改粳稻種植的比例越來越高。

水稻雜種優勢利用是中國水稻育種的重大突破，雜交水稻的推廣為中國糧食生產作出了巨大貢獻，目前雜交秈稻已占中國秈稻面積的80%左右[2]。全國的粳稻面積目前達933.34萬hm2左右，但雜交粳稻面積種植比例僅占粳稻生產面積的5%左右，未來發展空間和應用潛力很大。袁隆平院士就曾經指出，雜交粳稻是未來30年最有可能取得跨越性突破的領域。長江流域是中國粳稻的主產區之一，也是中國雜交粳稻種植比例最高的地區，位于長江下游的上海地區耕地面積逐年減少，要保障上海地區的糧食自給，必須通過農業科技創新，大力開展粳稻雜種優勢利用研究，加快雜交粳稻組合的選育和應用。

1 中國雜交粳稻研究歷史與應用現狀

中國雜交粳稻研究始于1965年，云南農業大學李錚友[3]在云南高海拔粳稻臺北8號田中發現天然自交不育株，用粳稻紅帽纓為父本對該不育株進行核置換，育成滇型紅帽纓粳稻不育系。滇型不育系現主要在云貴高原雜交粳稻區和浙江部分地區應用，是中國雜交粳稻產業中應用面積僅次于BT型的細胞質源。

1972年中國從日本引進BT型細胞質源。1975年遼寧農科院用秈粳架橋方法育成C57并與BT型不育系黎明A配組育成第1個大面積推廣的黎優57，實現三系配套，1980年正式通過鑒定，成為中國第一個也是世界上第一個應用于生產的雜粳組合[4-6]。除目前生產上大面積應用的BT型和滇型不育系外，還有野敗型、里德型、紅蓮型雜交粳稻在研究和小面積應用。此外，中國也大量利用光敏核不育系配組兩系雜交粳稻。1985年中國育成第一個粳型光敏核不育系，主要來源于農墾58S，湖北省20世紀90年代育成的5088S、安徽省育成的7001S等都投入了生產應用。

目前中國雜交粳稻從生態區劃分，主要有北方粳稻、長江流域雜交晚粳、江淮華北中粳、云貴高原粳稻等四大地區（表1）。其中長江流域雜交晚粳是中國雜交粳稻影響最大、推廣面積最廣最大的地區，年推廣面積在20萬hm2左右，主要有上海市農業科學院的花優14、上海市閔行區農科所的秋優金豐、浙江寧波市農科所的甬優系列、中國水稻所的春優系列、江蘇省農業科學院常熟農科所的常優系列等；云貴高原的雜交粳稻主要應用滇型雜交粳稻和兩系雜交粳稻，包括云南省農業科學院的云光系列、云南農業大學的滇雜系列，年推廣面積超過6.67萬hm2；中粳主要有黃淮稻區天津的天隆優系列、江蘇省農業科學院徐州所的9優418等組合；北方早粳主要有遼寧農科院的屜優418等。

表1 中國雜交粳稻應用現狀

2 上海雜交粳稻研究歷史與發展現狀

上海市民歷來喜歡以粳米為主食，自從20世紀80年代中后期秈改粳以來，上海郊區全部種植粳稻。20世紀90年代水稻面積一直在20萬hm2以上，進入21世紀，隨著城市工業化發展及種植業結構的調整，水稻種植面積不斷下降，近年來水稻種植面積一直穩定在10萬hm2（150萬畝）左右（圖1）。雖然水稻總面積降低，但是水稻單產一直穩步提升，每667m2的產量從90年代初的500kg左右提高到570kg左右。上海良種覆蓋、種子統供率持續保持高位水平。2004年以來，以市主導品種和區縣認定品種為主體的水稻優質高產良種覆蓋率和種子統供率持續保持在97%以上。

圖1 上海市歷年來粳稻種植面積及單產

在雜交粳稻研究上，上海于1971年用普通野生稻的紅芒野生稻為原始材料，同北方的早粳品種雜交，1973年育成京引59、農墾四號等野栽型雄性不育系，經過測配，初步實現了上海地區野栽型粳稻三系配套[7]。1977年開始，上海市農業科學院作物育種栽培研究所利用國內多種細胞質源不育系分別與粳7623、7624、7696等恢復系組配，成功選育得BT型雜交粳稻組合黎雜23（黎明A×粳7623），但因熟期晚、抗病性不佳沒有推廣。1985年利用自選優質米品種寒豐成功轉育了BT型不育系寒豐A，之后還轉育了8204A等一批BT型不育系，同時利用秈粳架橋等方式育成了一批強優勢粳稻恢復系 R1027、R161、申恢1號、申恢 254、R192等，育成了雜交粳稻組合寒優1027、8優161、申優1號、申優693等[8]。上海市閔行區農科所用不育系寒豐A和恢復系湘晴4144組配的晚熟雜交粳稻寒優湘晴，于1989年通過上海市品種審定，由于米質優、優勢突出成為主推品種，目前依然是郊區優質米專用雜交稻組合之一。之后上海市農業科學院作物育種栽培研究所育成的優質、高產兼顧的強優勢雜交粳稻組合8優161在長三角地區產生了巨大影響，獲得1999年度上海市科技進步一等獎。

上海雜交粳稻自20世紀90年代起近20年種植面積一直穩定在2萬～ 3.33萬hm2，占上海水稻面積的10%～30%，雜交粳稻種植比例20年來一直處于全國最高水平。隨著上海實施糧油作物統一供種政策，上海雜交粳稻發展迎來了新的發展機遇。2006年閔行區農科所培育的秋優金豐通過上海市品種審定[9]，2008年上海市農業科學院培育的優質、強優勢雜交粳稻品種花優14通過上海市品種審定[10]，2個組合米質優，主要指標達國家《優質稻谷》標準1級，適口性佳、抗性佳，抗倒性強，田間病蟲害輕。其中花優14累計推廣面積近13.34萬hm2，是我國推廣面積最大的雜交粳稻組合之一。2010年上海雜交粳稻種植面積1.25萬hm2左右，占水稻總面積的11.9%，到2017年雜交粳稻種植面積3.73萬hm2左右，種植比例達到了40.7%（圖2）。2017年上海郊區雜交粳稻主栽品種主要是花優14、秋優金豐等，推廣面積分別為2.57萬hm2和1.03 萬 hm2。

圖2 2010-2017年上海市雜交粳稻種植比例

近年上海市農業科學院選育的早熟、優質雜交粳稻新組合申優26等，品質、生育期等重要性狀得到優化，熟期較生產主栽組合提早8d左右，米質達到國標1級米標準，且適宜機械化制種和生產，目前已在浙江、江西、安徽等地示范種植。

3 上海雜交粳稻產業發展展望

3.1 上海雜交粳稻育種

3.1.1 現代分子生物技術隨著現代分子生物學技術的飛速發展，當前世界作物育種研究已從傳統的常規育種進入現代分子生物育種階段。分子標記輔助選擇育種是當前發展最快、應用最廣泛的分子生物育種技術之一。由于分子標記是DNA水平上遺傳多樣性的直接反映，因此將分子標記應用于雜交粳稻育種能顯著提高育種效率[11]。目前分子生物育種主要以聚合酶鏈式反應為基礎的分子標記的應用為主，如簡單序列重復（SSR，simple sequence repeats）等，但以生物信息學和二代基因組測序技術為基礎的標記以其位點豐富、檢測通量高等優點越來越受到育種家的青睞，如單核苷酸多 態 性（SNP，single nucleotide polymorphisms）等。上海粳稻雜種優勢利用應充分發揮分子技術的優勢，與傳統育種的親本改良、有利基因的定向導入等結合起來，建立高效的現代分子生物育種技術體系。

3.1.2 優質雜交粳稻育種水稻生產已由單一追求高產向高產與優質并重，甚至優質主導的方向轉變。雜交粳稻產量優勢較為明顯，今后更應以優質和適宜機械化生產為主要目標，兼顧抗性育種等指標。稻米品質是一個綜合概念，包含外觀品質、碾磨品質、營養品質和蒸煮食味品質，其中蒸煮食味品質是其中最重要的一項。牛付安等[12]通過對上海市粳稻品種品質性狀的主成分分析和聚類分析發現，上海市粳稻品種的蒸煮品質已經達到了較高的水平，但外觀品質總體較差。因此，上海雜交粳稻育種應通過在恢復系（不育系）中導入香味、低直鏈淀粉、低堊白率等米質有關的優良基因，在改良雜交粳稻三系親本蒸煮食味品質的同時，加強對堊白等外觀品質的改良，再利用聚合優質基因的親本材料交叉配組，培育優質、強優勢雜交粳稻新組合。

3.1.3 適宜機械化直播雜交粳稻生產不僅要有優質、強優勢新組合，還要依賴于種子生產和現代栽培技術的不斷完善，其中最主要的是解決全程機械化制種技術和現代農機、農藝配套栽培技術。上海用工成本高，水稻生產機械化水平相對較高。在雜交粳稻育種過程中，應力爭培育出父母本花期、花時相遇良好、開花習性好、易于機械化制種和苗期分蘗力強、灌漿速度快、抗倒性強、水肥管理簡便、用種量少、易于機械化生產（機插秧、機直播）的雜交粳稻組合，則可以加快推進水稻生產全程機械化，破解農業生產面臨的誰來種地、怎么種地的難題。

3.1.4 秈粳交雜種優勢利用雜交粳稻由于親本來源范圍較窄，其優勢不如雜交秈稻，一直是影響雜粳發展的主要問題。目前生產上應用的雜交粳稻組合，一般比常規水稻增產10%左右，產量優勢相對雜交秈稻還不夠。因此有必要進一步利用秈粳交雜種優勢，創制優質、強優勢雜交粳稻三系親本材料及新組合。在雜交粳稻親本中導入秈稻的有利基因，擴大其遺傳背景，提高育種水平。通過創制偏秈型粳稻恢復系或不育系與粳稻親本雜交配組，有效提升雜交粳稻的產量、抗性、品質等潛力，培育生育期適宜、品質優良的雜交粳稻新組合。上海重視秈粳交雜交水稻產業的發展，近年來培育出了早豐優69、浦優22[13]等一批強優勢秈粳交新組合，這些組合的產量有了大幅度提高，但是生產中秈粳交組合的應用還存在制種產量不高、稻米品質不佳，特別是食味品質改良難度更高、稻米不耐儲藏、影響后茬水稻生產整齊度等多方面的問題需要解決。

3.2 上海雜交粳稻種業發展對策上海水稻產業圍繞優質、高效、生態的發展理念，突出生態環境保護、全程機械化生產以及地產優質大米產業化發展三大重點，以保護生態、改善品質和提升效率為目標，努力提升上海水稻機械化、產業化生產水平。

3.2.1 加強優質雜交粳稻種質創新培育適宜機械化種植和機械化制種的優質，特別是優良食味的強優勢雜交粳稻組合。在產量優勢的基礎上，充分發揮分子育種的技術優勢，導入優良食味基因，重點培育適宜機械化直播和機械化高產制種的優質食味雜交粳稻組合，在南方粳稻區和南方秈稻改粳稻區域示范推廣，滿足區域優良粳米供應的市場需求。選育適宜消費市場稻米品質高端化新品種，實現由為市場生產稻谷到為市場提供高品質大米的轉變。

3.2.2 完善雜交粳稻全程機械化制種技術體系雜交粳稻生產不僅要有優質、強優勢新組合，還要依賴于種子生產和現代栽培技術的不斷完善，其中最主要的是解決全程機械化制種技術和現代農機農藝配套栽培技術。近年來，在設施糧田建設的基礎上，上海因地制宜建立了較為完善的全程機械化雜交粳稻制種技術體系，集成機械化插秧、機械化植保、機械化輔助授粉等繁制種關鍵技術，建立雜交粳稻全程機械化制種技術體系，在繁制種過程中解決播種、栽插、趕粉、收割等全程機械化環節技術配套。建成了一批全程機械化制種基地，制種產量水平每667m2可達到175kg左右，高產制種基地可達250kg。

3.2.3 建立優質雜交粳稻綠色生產技術體系圍繞優質雜交粳稻產業化開發，開展配套生產技術的集成和示范，結合品種特征特性，在糧食作物茬口模式、精確定量化栽培、新肥料和新技術應用、生態種植、耕地質量保護等方面開展技術研究和集成，努力提高肥料利用率，減少化學肥料投入量，降低面源污染。加強水稻機械化穴播、機械化施肥、高效植保機械研發和示范推廣，形成農機農藝配套技術規范，進一步提升糧食機械化生產水平。

3.2.4 建立優質雜交粳稻稻米產業化生產體系以優質稻米產業化、規模化、品牌化建設為重點，繼續開展優質稻米原糧貯運保鮮、稻米加工以及產品質量追溯體系等技術的研究，著力扶持一批地產化優質稻米生產加工企業，力爭初步構建起上海市優質稻米產業化發展框架，以及周年供應技術模式，不斷提高上海市優質稻米產業化生產水平。