上海優(yōu)質(zhì)粳稻發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢

劉 偉

（中墾種業(yè)股份有限公司，上海 200086）

“十四五”開局之年，中央提出要“打好種業(yè)翻身仗”；緊接著，2021 年7 月中央全面深化改革委員會審議通過《種業(yè)振興行動方案》。中國要從農(nóng)業(yè)大國走向農(nóng)業(yè)強國，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，種業(yè)是基礎(chǔ)、是關(guān)鍵。當(dāng)前，我國種業(yè)發(fā)展的內(nèi)外部環(huán)境正面臨深刻變化。在新形勢下，如何針對自身不足，挖掘潛力，圍繞高質(zhì)量、綠色發(fā)展，解決好種子“卡脖子”問題，是擺在所有種業(yè)人面前的首要課題。

民以食為天，食以稻為先。水稻不僅是我國最主要的糧食作物之一，更是長江流域地區(qū)人們的主糧。而在以上海為中心的長三角地區(qū)，粳稻占主導(dǎo)地位。因此，優(yōu)質(zhì)粳稻新品種的選育及推廣應(yīng)用，對上海優(yōu)質(zhì)稻米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對保障國家糧食安全，起著十分重要的推動作用。

1 國內(nèi)外優(yōu)質(zhì)粳稻研究現(xiàn)狀

優(yōu)質(zhì)粳稻生產(chǎn)受到品種、氣候、土壤、肥料等多重因素的共同影響，優(yōu)質(zhì)品種的選育問題一直是國內(nèi)外育種研究的熱點與難點。

1.1 國外優(yōu)質(zhì)粳稻研究進展國外稻米品質(zhì)研究起步較早。日本、韓國、美國都很重視優(yōu)質(zhì)粳稻的生產(chǎn)與研究。日本粳稻素以品質(zhì)優(yōu)良和食味口感好著稱，育成了越光、一見鐘情、日之光、秋田小町等優(yōu)質(zhì)粳稻品種，其中越光品種享譽全球，已種植近70 年。韓國對稻米食味品質(zhì)研究也相對較早，代表性品種有珍品等。美國比較重視粒型及外觀品質(zhì)的研究，大部分美國稻米品質(zhì)優(yōu)異，碾米品質(zhì)好、外觀佳，在市場上競爭力較強。

1.2 國內(nèi)優(yōu)質(zhì)粳稻研究進展由于我國人口眾多，長期以來水稻生產(chǎn)和品種選育都以高產(chǎn)為首要目標(biāo)，優(yōu)質(zhì)稻米研究起步偏遲。進入21 世紀(jì)以來，隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的加快推進，優(yōu)質(zhì)稻米品種選育和生產(chǎn)都有了長足發(fā)展。

近年來，我國水稻主要生產(chǎn)省份在品種審定時把稻米品質(zhì)作為一項主要限制指標(biāo)，有力提升了優(yōu)質(zhì)水稻育種的整體水平。同時也對稻瘟病抗性差的材料實行“一票否決”，以此來提高水稻在大面積生產(chǎn)應(yīng)用上的安全性[1]。如江蘇省水稻品種審定要求米質(zhì)至少達(dá)到國標(biāo)三級以上，且稻瘟病綜合抗病指數(shù)必須小于5.0，二者缺一不可。

品質(zhì)研究上，目前已經(jīng)有專家團隊克隆了系列粒型基因、堊白相關(guān)基因、淀粉品質(zhì)相關(guān)基因及谷蛋白相關(guān)基因[2]，并進行了深入的功能研究。如中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所傅向東研究員通過對熱帶粳稻種質(zhì)資源的研究分析，找到在不降低粒重的前提下能明顯改進稻米外觀品質(zhì)的一些基因，這些基因的克隆為從外觀品質(zhì)、食味品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)上詳細(xì)闡述稻米品質(zhì)性狀的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)奠定了基礎(chǔ)，也為品質(zhì)育種提供了優(yōu)良基因資源[3]。

品種選育上，東北由于特殊的地理氣候因素，優(yōu)質(zhì)米品種的外觀品質(zhì)普遍優(yōu)于長江中下游地區(qū)，在優(yōu)良食味品種選育上走在全國前列，育成了享譽國內(nèi)外的五常大米品種——稻花香2號（五優(yōu)稻4號），以及松粳和吉粳系列優(yōu)質(zhì)粳稻品種，有效地提升了東北稻米在國內(nèi)外優(yōu)質(zhì)米市場上的競爭力。長三角地區(qū)由江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所王才林研究團隊率先引進日本的低直鏈淀粉含量品種關(guān)東194 作為父本，與武香粳14 雜交，分別選育出南粳46（中熟晚粳）和南粳9108（遲熟中粳），與武粳13 雜交選育出南粳5055 等[4]。其中南粳46 是長三角地區(qū)育成的第一個優(yōu)質(zhì)食味軟米品種，與南粳9108 一起于2019 年榮獲“第二屆全國優(yōu)質(zhì)粳稻品種食味品質(zhì)鑒評金獎”。

總的來說，雖然我國優(yōu)質(zhì)粳稻品種選育已取得明顯進展，但仍普遍存在并亟需解決的問題有：（1）綜合性狀優(yōu)良的優(yōu)質(zhì)食味稻品種匱乏，好吃的不好看，或者好吃的不抗病、不抗倒；（2）優(yōu)質(zhì)食味稻絕大多數(shù)不耐貯存。

2 上海水稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

上海地處長江入海口，毗鄰太湖，歷史上一直是魚米之鄉(xiāng)。上海市民歷來偏愛粳米、糯米。自從20 世紀(jì)80 年代中后期“秈改粳”以來，上海大部分郊區(qū)開始種植粳稻。20 世紀(jì)90 年代水稻種植面積一直在20 萬hm2以上，進入21 世紀(jì)，隨著城市工業(yè)化發(fā)展及種植業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，水稻種植面積不斷下降[5]。據(jù)統(tǒng)計，2020 年上海全市水稻種植面積約為9.0547 萬hm2，常規(guī)稻5.5660 萬hm2，其中“國慶稻”品種約2067hm2，南粳系列軟米面積約3.1967 萬hm2；雜交稻3.2327 萬hm2。

雖然上海水稻種植總面積不斷降低，但是水稻單產(chǎn)一直穩(wěn)步提升，從20 世紀(jì)90 年代初每667m2不到500kg，提高到2020 年平均產(chǎn)量超600kg。2004-2017 年上海一直實行“免費統(tǒng)一供種”，2018年以來實行種子市場化供應(yīng)，2020 年開始實行水稻主導(dǎo)品種推介目錄。2021 年上海市發(fā)布水稻主導(dǎo)品種推介共16 個，其中，早熟中粳類優(yōu)質(zhì)“國慶稻”品種2 個，常規(guī)晚粳品種9 個，優(yōu)質(zhì)雜交粳稻品種5 個。目錄中推廣10 年以上的老品種有南粳46、秋優(yōu)金豐、花優(yōu)14 和秀水134，前3 個品種的種植面積仍然是較大的，分別達(dá)到1.40 萬hm2、0.73 萬hm2和1.93 萬hm2。種植面積較大的優(yōu)質(zhì)軟米品種還有南粳9108、銀香38、青香軟粳、松早香1號、滬軟1212 等，糯稻還有近1333hm2的種植面積。以市主導(dǎo)品種為主體的水稻優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)良種覆蓋率和種子統(tǒng)供率持續(xù)保持在97%以上，有力保障了上海水稻產(chǎn)業(yè)的健康良性發(fā)展[6]。

按照當(dāng)前農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的要求，上海水稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展要由“高投入、高產(chǎn)出”向“提質(zhì)增效”的現(xiàn)代水稻產(chǎn)業(yè)方向轉(zhuǎn)變，即要減少化肥、農(nóng)藥施用量，發(fā)展綠色、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)的現(xiàn)代水稻產(chǎn)業(yè)。具體的實踐就是要從“賣稻谷”向“賣大米”轉(zhuǎn)變，發(fā)展地產(chǎn)優(yōu)質(zhì)稻米產(chǎn)業(yè)已成為當(dāng)前上海水稻產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)提質(zhì)增效、轉(zhuǎn)型升級的重點工作。所以，隨著優(yōu)質(zhì)稻米產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，優(yōu)質(zhì)軟米品種已逐漸成為上海常規(guī)粳稻品種的主體。但隨著近幾年災(zāi)害性氣候的頻繁發(fā)生以及耕作制度的變革，上海及周邊長三角粳稻種植區(qū)稻瘟病頻繁暴發(fā)，目前生產(chǎn)上主推的優(yōu)質(zhì)軟米品種對稻瘟病抗性普遍偏弱，給優(yōu)質(zhì)稻米綠色生產(chǎn)和糧食安全帶來了巨大威脅，導(dǎo)致優(yōu)質(zhì)軟米品種推廣應(yīng)用面臨極大的風(fēng)險，也制約了優(yōu)質(zhì)食味稻米產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。因此，優(yōu)質(zhì)食味水稻抗性育種將變成一項突破種源“卡脖子”工程的關(guān)鍵目標(biāo)。未來上海水稻育種的大方向和大趨勢必定以稻瘟病抗性過關(guān)為前提，然后再綜合考慮米質(zhì)、食味、產(chǎn)量、熟期、抗逆性等。也只有這樣，才能確保廣大農(nóng)戶的種植效益和國家的糧食安全。

3 上海優(yōu)質(zhì)水稻育種現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

上海優(yōu)質(zhì)水稻育種的歷史較早，育種水平較高，同時在雜交粳稻的育種及制種技術(shù)上居于國內(nèi)領(lǐng)先水平。20 世紀(jì)80 年代以來，上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物育種栽培研究所先后育成了寒豐、秋豐、優(yōu)豐、金豐等系列優(yōu)質(zhì)常規(guī)粳稻，同時利用秈粳架橋等方式育成了一批強優(yōu)勢優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)雜交粳稻組合8 優(yōu)161、申優(yōu)1號、申優(yōu)693 等。其中秋豐、金豐以及8 優(yōu)161 由于成果突出分別獲得了“上海市科技進步一等獎”。另外上海市閔行區(qū)農(nóng)科所用不育系寒豐A 和恢復(fù)系湘晴4144 組配的晚熟雜交粳稻寒優(yōu)湘晴于1989 年通過上海市品種審定，由于米質(zhì)優(yōu)得到大面積推廣[2]，成為郊區(qū)優(yōu)質(zhì)米長期專用雜交稻組合之一。但上海育成的優(yōu)質(zhì)粳稻品種由于產(chǎn)量潛力有限和耐肥抗倒性不強等原因，一段時期內(nèi)在上海郊區(qū)種植應(yīng)用的比例不高，統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，2000-2013 年間上海郊區(qū)常規(guī)水稻種植品種長期以浙江嘉興的“秀水”系列以及江蘇的“武運粳”系列為主，上海本地育成的品種種植比例長期低于35%。

但自從2010 年以來，上海自主優(yōu)質(zhì)粳稻新品種選育取得了突破性進展，重點體現(xiàn)在保持優(yōu)良品質(zhì)的同時，產(chǎn)量和綜合抗性有了明顯提升。以上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院為主的多個育種單位先后育成花優(yōu)14、秋優(yōu)金豐、申優(yōu)26、青香軟粳、滬香粳106 等一批優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)粳稻新品種，顯著提高了上海自主選育優(yōu)質(zhì)稻品種的種植比例。2014 年以來，上海自主育成的水稻品種種植比例從40%穩(wěn)步提升到60%以上。其中上海雜交粳稻的種植比例20 年來一直處于全國領(lǐng)先水平，大面積雜交制種產(chǎn)量近年來一直保持在175kg/667m2以上。當(dāng)前上海水稻生產(chǎn)無論是單產(chǎn)還是優(yōu)質(zhì)品種占有率都居于全國前列。近年來由于國家推進農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，水稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展由高產(chǎn)向優(yōu)質(zhì)轉(zhuǎn)變，許多上海周邊地區(qū)的水稻種植開始實行“秈改粳”，上海的優(yōu)質(zhì)粳稻新品種也開始從上海郊區(qū)走向江蘇、浙江、安徽、江西等周邊地區(qū)，受到了市場和農(nóng)戶的普遍歡迎。

為配合上海水稻產(chǎn)業(yè)由“賣稻谷”向“賣大米”轉(zhuǎn)變，近2 年上海優(yōu)質(zhì)水稻育種也取得了新的突破，即優(yōu)質(zhì)有了新的內(nèi)涵，在食味育種方面取得了明顯進展。先后育成了食味口感突出的松香粳1018、滬軟1212、銀香38、嘉農(nóng)粳6號等優(yōu)質(zhì)新品種，其中滬軟1212、松香粳1018 和銀香38 連續(xù)三屆榮獲“全國優(yōu)質(zhì)粳稻品種食味品質(zhì)鑒評金獎”；另外還育成了松早香1號和滬早香軟1號等熟期較早、食味口感好的優(yōu)質(zhì)“國慶稻”新品種。這些優(yōu)良食味新品種已紛紛成為上海地產(chǎn)優(yōu)質(zhì)大米品牌的專用品種，為當(dāng)前大力發(fā)展上海地產(chǎn)優(yōu)質(zhì)大米產(chǎn)業(yè)提供了種源支撐，也正成為上海水稻種業(yè)市場的主力軍，同時將提高上海水稻種業(yè)的競爭力，助力上海水稻種業(yè)走向全國市場。

4 上海優(yōu)質(zhì)水稻育種亟需解決的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和關(guān)鍵技術(shù)

從生產(chǎn)實踐來看，當(dāng)前上海優(yōu)質(zhì)粳稻育種必須解決好稻瘟病抗性這個首要問題，這是當(dāng)下“卡脖子”問題的癥結(jié)所在。抗稻瘟病優(yōu)良食味粳稻新品種的選育過程中，關(guān)鍵是要解決好高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)與稻瘟病抗性、外觀品質(zhì)與食味品質(zhì)、優(yōu)質(zhì)食味與耐陳化之間的矛盾。

4.1 優(yōu)質(zhì)與高產(chǎn)基因的有效聚合通過系統(tǒng)分析高產(chǎn)品種與優(yōu)質(zhì)品種在品質(zhì)性狀和產(chǎn)量性狀上的相互關(guān)系，研究稻米外觀品質(zhì)與食味品質(zhì)之間、品質(zhì)與產(chǎn)量之間的相互關(guān)系；明確高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)品種改進的關(guān)鍵性狀，以外觀、食味品質(zhì)為中心開展水稻品質(zhì) 研究。

4.2 多種抗稻瘟病基因的有效聚合優(yōu)良食味種質(zhì)創(chuàng)新過程中，要注意將抗稻瘟病基因，主要是抗病譜較廣的稻瘟病抗性基因，如Pita、Pigm、Pi-40等通過聚合雜交的方法導(dǎo)入受體親本，構(gòu)建育種群體[7]。在分離世代，通過與產(chǎn)量、米質(zhì)基因連鎖的分子標(biāo)記輔助選擇，快速、準(zhǔn)確選擇目標(biāo)基因，篩選出一批有良好應(yīng)用價值的中間材料，加快育種工作進程。

4.3 研究品質(zhì)遺傳控制體系，同步改良稻米外觀品質(zhì)與食味品質(zhì)傳統(tǒng)育種方法通過觀看研磨后稻米的外觀米質(zhì)、精加工后煮飯品嘗其食味品質(zhì)，兩者結(jié)合來進行優(yōu)質(zhì)稻米的篩選，對時間和人力要求都比較高。隨著稻米品質(zhì)遺傳控制體系研究的深入，稻米品質(zhì)相關(guān)的基因功能逐漸清晰，越來越多的與稻米品質(zhì)基因連鎖的分子標(biāo)記被開發(fā)，這些理論研究的進展將為常規(guī)育種工作提供有效輔助，通過對早期苗進行米質(zhì)相關(guān)分子標(biāo)記檢測，可以較早地對稻米外觀品質(zhì)和食味品質(zhì)進行預(yù)測，提高了選擇效率。同時科技進步使越來越多的新技術(shù)應(yīng)用于品質(zhì)研究。如近紅外分析儀、RVA 譜儀、米飯質(zhì)地測定儀等先進儀器設(shè)備為稻米品質(zhì)研究的不斷深入提供了保證。

4.4 科學(xué)建立優(yōu)良食味稻米品種的評價方法在設(shè)定對照品種的基礎(chǔ)上，通過以下6 個方面與對照品種進行全方位比較[8]。（1）外觀：用視覺判定，觀察米飯的光澤、白度、飽滿程度、留胚多少，米飯有無黑斑、彎曲變形和脹裂等情況。（2）氣味：用嗅覺判定，用筷子取少量米飯放在鼻子上聞，判斷米飯固有的香氣情況。（3）味道：用味覺判定，米飯入口后，邊嚼邊用牙齒、舌頭等感覺器官仔細(xì)品嘗米飯是否有甜味。（4）口感：用觸覺判定，米飯細(xì)嚼3～5s，體會其通過喉嚨時的滑潤感。（5）回生度：用觸覺判定，米飯在室溫放置1～2h 后，重新品嘗，判斷變“硬”的程度。（6）綜合評價，完成前5 項比較后，根據(jù)供試樣品的食味與對照品種比較，進行綜合評判。

5 對上海優(yōu)質(zhì)粳稻育種的建議

5.1 充分發(fā)揮現(xiàn)有種質(zhì)資源優(yōu)勢利用從各大科研院所引進的優(yōu)質(zhì)、抗病、高產(chǎn)的水稻種質(zhì)資源，對現(xiàn)有種質(zhì)庫內(nèi)的種質(zhì)資源、中間材料進行鑒定、評價，構(gòu)建抗稻瘟病優(yōu)良食味創(chuàng)新核心種質(zhì)，根據(jù)適合上海種植的粳稻理想株型，穗型互補、米質(zhì)互補、熟期互補等原則，進行科學(xué)配組，選育適合上海水稻生產(chǎn)種植的優(yōu)良食味粳稻新品種。增加上海水稻品種的新類型，豐富上海水稻遺傳背景，培育成的抗稻瘟病優(yōu)良食味粳稻新品種適應(yīng)目前水稻機械化生產(chǎn)的要求，提高上海水稻品種對不良?xì)夂虻牡钟芰Γ岣邇?yōu)質(zhì)稻米的種植比例，促進水稻產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級。

5.2 將常規(guī)育種技術(shù)與現(xiàn)代生物技術(shù)相融合由于產(chǎn)量性狀、植株農(nóng)藝性狀等都屬于數(shù)量性狀，雜交和選擇仍是聚合有利性狀的基本途徑。但隨著水稻功能基因組研究的深入，一些抗性和品質(zhì)已知有比較明確的功能基因控制或設(shè)計了適用的分子標(biāo)記。可以將常規(guī)育種技術(shù)與現(xiàn)代生物技術(shù)有效融合，利用分子標(biāo)記輔助選擇、花粉培養(yǎng)技術(shù)，加快育種進程，提高品種抗病性、抗逆性，提高育種效率，提升育成品種的科技含量。

5.3 將外觀品質(zhì)與優(yōu)良食味相融合以稻米外觀品質(zhì)、食味品質(zhì)為中心開展稻米品質(zhì)改良研究，實現(xiàn)稻米外觀品質(zhì)與食味品質(zhì)的同步提高。改變傳統(tǒng)育種模式中研磨后觀看外觀米質(zhì)和煮飯品嘗來進行稻米外觀、食味品質(zhì)篩選的舊模式，利用新技術(shù)、新設(shè)備提高選擇精準(zhǔn)度，縮短育種年限。

積極運用國內(nèi)外最新分子生物、遺傳育種研究發(fā)現(xiàn)，把實驗所得與稻米產(chǎn)量、品質(zhì)、抗稻瘟病相關(guān)適用分子標(biāo)記運用于常規(guī)育種，在高產(chǎn)抗病的基礎(chǔ)上實現(xiàn)稻米品質(zhì)同步改良。

5.4 加強長三角地區(qū)多學(xué)科的聯(lián)合協(xié)作攻關(guān)通過政府層面在長三角地區(qū)，以上海為中心，江、浙、皖聯(lián)動，進一步推動產(chǎn)、學(xué)、研、推的深度融合發(fā)展，加快實施農(nóng)業(yè)生物育種、種源關(guān)鍵核心技術(shù)等重大科研項目聯(lián)合攻關(guān)，積極開展功能基因的挖掘和基因編輯技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)綠色、優(yōu)質(zhì)、早熟、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、抗病、抗逆、宜機、輕簡化栽培等多個優(yōu)異性狀協(xié)同改良，集成基因組學(xué)、表觀組學(xué)、環(huán)境組學(xué)、生物信息學(xué)、合成生物學(xué)等手段進行分子設(shè)計育種，精準(zhǔn)定制出所需的良種。