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中國水稻百年育種的一些標志性品種

2022-10-11 03:30:50趙健尹合興朱承祺劉定富方福平沈志成應繼鋒
中國稻米 2022年5期
關鍵詞:水稻

趙健尹合興*朱承祺劉定富方福平沈志成應繼鋒*

(1華智生物技術有限公司,長沙410125;2浙江大學農業與生物技術學院,杭州310058;3武漢金玉良種科技有限公司,武漢430064;4中國水稻研究所,杭州310006;*通訊作者:hexing.yin@higentec.com;yingjifeng@caas.cn)

水稻作為最主要的糧食作物之一,提供了我國60%以上人口的糧食需求。很多水稻科學工作者,不但把水稻研究作為人生的職業追求,而且作為一種文化和物質傳承來從事這個事業。國以農為本,農以種為先。進入21世紀,種子產業在國家層面上被確定為戰略性、基礎性的核心產業。部分學者也把農作物品種比喻為農業的“芯片”,即品種是農業核心種子技術的最關鍵內容。因此,品種的重要性更加突出。在水稻生產體系中,品種因素是我國水稻產量提高的最大貢獻者[1]。近百年來,我國水稻育種技術持續得到創新發展和提高,水稻新品種對增加產量的貢獻超過了60%[1]。國際水稻研究所分析了“綠色革命”以來東南亞水稻產量的提高原因,差不多也有30%~50%來自品種的改良[2]。因此,品種本身可以作為作物育種技術研究和發展的標志性載體,是解決世界農業困局和保障世界糧食安全的關鍵,對于農業生產非常重要。

水稻育種就是培育新的或者改良已有性狀的品種。傳統意義上的育種就是培育“具有一致性、優良性、穩定性的生物群體”[2]。雖然水稻有數千年的人工栽培歷史,但是真正意義上有理論依據的育種只有百余年時間。根據育種理論技術的發展演變歷史及國際農業技術發展歷程,應繼鋒等[3]把它分為五個時期的育種,具體來說就是第一代的自然馴化,第二代的雜交育種,第三代的傳統育種,第四代的分子育種以及21世紀初的第五代智能育種。并且簡單地梳理了各個時代現對應的育種科技進步的關鍵推動因素,例如理論發現和創新,種質資源多樣化,育種技術更新換代等等。

中國水稻育種起步于20世紀初[4]。經過數代育種人的努力,育種技術不斷得到創新和發展,推動了中國水稻研究和生產走到了世界前列。20世紀20年代,以中國近代水稻事業的奠基人華南農業大學丁穎先生為代表的先驅者們,開始了我國真正意義上的水稻現代科技育種工作。特別是20世紀20—30年代以原中央大學/東南大學金善寶先生為代表的先驅者們成功培育出中高稈高產水稻品種,20世紀50—60年代以廣東省農業科學院黃耀祥先生為代表的先驅者們成功培育出矮稈高產水稻品種,20世紀70—80年代以雜交水稻之父袁隆平先生為代表的育種家們選育出雜交水稻并成功應用于生產,1996年以來超級稻的成功研究和應用,21世紀的優質高產、綠色高效、環境和諧水稻品種培育,以及近期的分子設計育種理論實踐和應用。特別是改革開放來的40多年,水稻科技工作者們實事求是,創新創業,成功提出了一系列的現代育種理論體系,創制了豐富的種質資源,培育了一大批優良品種(例如超級稻、優質稻、功能稻、特種稻),研究了許多配套栽培技術,成功把我國水稻育種事業引領到了一個新的水平。

本文簡要回顧了我國百年水稻育種進程中培育出的一些標志性品種。文中列舉的一些水稻品種,基本按照其推廣面積,但也不是單純的以推廣面積來評判,而是從這些時代意義的品種里面,可以追溯到時代的痕跡和回憶,理論創新和技術突破的反映,育種技術進步的關鍵動因,以及飯碗里的中國元素等一些文化傳承標志。

1 1919—1949年期間的水稻品種培育

1.1 時代背景

20世紀初,清政府派出的第一代海外留學人員,包括極少的農科學生,陸續回國。這批學生不但帶回了風雨搖擺之國與先進國家的時代差距,也帶回了比較先進的科學技術。與“五四”運動同步,農業現代技術的主要內容之一——農作物品種選育工作起步[4-5]。首創近代育種先進技術于作物改良的是一批從國外留學回國的農學工作者,他們接受了西方和日本在近代產生和發展起來的育種理論和技術,回國后致力于農業教育和農業改良,成績卓著。最早進行水稻改良的東南大學農科是一個典型的例子。除此之外,這段時期外國育種學家數次來華講學,乃至直接擔任顧問指導我國的育種試驗,例如傳授純系育種法、講授生物統計學、設計我國農作物試驗制度和試驗方案,舉辦品種區域試驗等,對我國育種事業的發展起了重要作用。因此,1919—1949年期間我國水稻育種乃至農作物育種的進步,也是“洋為中用”“古為今用”的成功實踐之一。

從1919年開始運用近代科技進行品種改良,至20世紀40年代末,經過近30年的努力,中國的水稻育種取得明顯成效。從良種數量來看,據陳仁1946年統計,全國的改良稻種,包括重要的檢定品種在內,總數約達300個之多;其中大量推廣而收到實效的有100個以上[5]。期間的具體標志性品種見表1。

表1 1919—1949年期間中國水稻標志性品種

1.2 標志性品種

1.2.1 “改良江寧洋秈”與“改良東莞白”

1919—1936年期間,南京高等師范農科(后更名為東南大學農科)原頌周、周拾祿、金善寶等征集全國各地水稻良種進行品種比較試驗,于1924年培育出“改良江寧洋秈”與“改良東莞白”,成為中國用近代育種方法育成的第1代水稻良種。我國改良稻種的示范推廣工作也是從東南大學農科育成的這兩個改良品種開始的。

1.2.2 中大帽子頭等

1924年東南大學農科(后更名為中央大學農學院)首先采用穗行純系育種法,于1929年從安徽當涂的農家品種帽子頭中選育出中大帽子頭,成為我國第l個大面積推廣的水稻良種。1928年中央大學農學院在江蘇昆山建立稻作試驗場,進行秈稻和粳稻育種工作。1930年趙連芳等育成了一批優良品種在長江中下游地區推廣,取得了單產提高10%的顯著成效。1933—1936年間,中央農業試驗所先后從國內外征得2 120個水稻品種,從1936年起分別在12省28個合作試驗場進行連續3年的“全國各地著名品種比較試驗”,成為中國大規模水稻品種區域試驗的開端。

1.2.3 中山1號

1926—1933年期間,中山大學農學院丁穎先生團隊利用野生稻通過自然雜交獲得的隱性分離固定品種,成功選育出中山1號品種。這是中國最早用雜交法育成的水稻品種,更是國際上由野生稻通過種間自然雜交育成的第1個栽培稻品種。該品種綜合了栽培稻與野生稻的優良特點,產量高,生長旺盛,對于寒害、熱害及不良土壤等抵抗力強。半個多世紀以來,我國的水稻育種工作者和農民通過系統選育、雜交育種和輻射誘變育種等多種途徑對其進行改良,共衍生了至少8輩95個品種,衍生品種數量之多、種植面積之大、栽培年限之長、對水稻生產貢獻之大,在水稻育種史上堪稱罕見。

20世紀30年代至90年代,這些品種持續推廣了60多年,累計推廣面積在824.6萬hm2以上。其中推廣面積達千萬畝以上的品種有3個,達到百萬畝以上的品種有6個。中山占、中山紅、中山白、包選2號、包胎矮和大靈矮等長時間成為華南地區的晚秈當家品種,創造了巨大的經濟和社會效益,在水稻育種史上罕見。1928年開始的栽培稻與野生稻間以及栽培稻間的有計劃雜交育種工作,先后育成了一批水稻新品種,推進了中國水稻雜交育種[5]。

1.2.4 南特號

1938—1947年期間,以原江西農業研究院葉常豐和許傳禎為核心的育種工作者,選育出近代推廣面積最大、推廣速度最快的優良品種南特號。1934年在原江西南昌農事試驗場選育,從1936年起在“全國各地著名品種比較試驗”中脫穎而出。南特號產量高、米質好,而且具有耐肥不易倒伏、耐澇又能抗旱、對病蟲害有較強抵抗力的優點,特別是由于它感光性、感溫性弱,對光照長短及溫度高低的要求不高,因而適應區域非常廣,分布區域南起廣州,北至淮河,東臨海濱,西及四川,包括江西、湖南、湖北、四川、安徽、廣西、江蘇、浙江、福建、廣東、河南、甘肅等10多個省,不論在好田、湖田、平原或丘陵都可種植,根據陳仁《全國主要改良稻種》等文獻報道,南特號成為“全國分布最廣、而成效最著的改良稻種”。1938年開始從湖南衡陽和江西南昌示范推廣,當年推廣面積僅30.0 hm2;1941年在江西、湖南、福建、廣東4省34縣,推廣面積超過3.1萬hm2;1942年起在四川、浙江、湖北等省推廣;到1947年僅江西、福建、湖南3個省的推廣面積就超過18.0萬hm2,10年中推廣面積擴大6 000倍。其中,僅江西省在1938—1947年就累計推廣73.3萬hm2。該品種是1949年前推廣面積最大的改良稻種。新中國成立后,該品種年推廣面積超333.3萬hm2;其次是萬利秈與勝利秈,1942年在湖南省推廣面積分別為85.6 hm2和10.2萬hm2,為湖南改良稻種中推廣面積較大的2個品種,1941—1946年,累計推廣面積達185.9萬hm2[5]。

1.2.5 金大1-3-86號

在抗性育種方面,由于水稻螟蟲為害嚴重,因此,當時水稻抗蟲育種試驗主要集中在抗螟育種方面。20世紀20年代后期起,江蘇省昆蟲局稻蟲研究所、浙江大學農學院、金陵大學農學院、浙江省農業改良總場稻麥試驗場,及中山大學農學院稻作試驗場先后開展水稻品種抗螟力調查與抗螟育種試驗。在育成品種中,抗螟力強的有金陵大學農學院育成的金大1-3-86號,據1929—1933年試驗,螟害最嚴重的年份普通品種受害面積80%以上,而該品種為58%,最輕之年僅為0.5%。金大1-3-86號成為近代抗蟲育種中成功的例子。

1.2.6 浙場3號

浙場3號由浙江省稻麥改良場于1930—1937年期間在杭州育成。浙場3號最主要的優點是適應性強,能耐旱、遲栽。四川北部各縣水稻通常于清明后播種,立夏后移栽,20世紀30年代后期川北連年春旱,本地中熟稻種常常無法種植,而浙場3號可延遲到夏至后移植,并能豐收,為當時防旱遲栽最優品種。浙場3號引入川北后,因防旱、遲栽受到農民歡迎,種子很快被農民爭購一空,數年內緩解了川北缺糧的局面。20世紀50年代因推廣雙季稻,該品種大量用作雙季晚稻,1957年種植46.7萬hm2,1958年發展到66.7萬hm2,成為長江中下游雙季晚稻最主要的品種之一[5]。

2 1950—1979年期間的水稻品種培育

2.1 時代背景

1949年以后,中國的水稻品種培育推廣開始走上快速但顛簸曲折的發展道路,相繼出現了幾次載入歷史的重大進展。第1次突破出現在20世紀50年代,以丁穎為代表的開創者們在20世紀20—30年代培育的品種,也就是被抗日戰爭耽誤的大量優良品種得到大面積推廣,特別是在南方稻區。我國水稻單產和總產明顯提高。著名品種南特號就是在此期間得到大規模推廣,成為現代意義上的真正的“大品種”,覆蓋半個中國[4-5]。

第2次突破是20世紀50年代后期至70年代初,由于高稈品種帶來的倒伏感病等問題,以黃耀祥為代表的育種家們首先提出以選育矮稈水稻作為育種目標,先后育成了臺中在來1號、廣場矮和矮腳南特等3個矮稈稻品種。這些品種不僅標志著水稻矮化育種的新紀元,而且也引導了世界性水稻育種方向的轉變,在20世紀60年代后期基本普及了矮稈良種。

第3次突破是從20世紀70年代初至80年代初,以袁隆平為代表的育種家們成功實現了雜交水稻的“三系配套”和推廣。水稻雜種優勢研究始于1926年,美國的JONES首先報道了水稻的雜種優勢,在發現水稻存在雜種優勢現象后,印度、美國、日本和中國于20世紀60年代都提出了水稻雜種優勢生產應用的設想。1966年,袁隆平在《科學通報》發表了著名論文“水稻的雄性不孕性”,1970年,李必湖在海南崖縣普通野生稻自然群落中發現花粉敗育型不育材料,袁隆平命名為“野敗”,以此為契機,通過全國的協作攻關,轉育成了一批雄性不育系,1973年先后篩選出一批強恢復系,從而成功實現了秈型雜交水稻的三系配套,1975年又實現雜交粳稻三系配套。選育出的不同類型的雜交水稻組合于1976年開始在生產上大面積推廣,使中國成為世界上第1個成功進行水稻雜種優勢產業化利用的國家。矮稈水稻和雜交水稻應用生產所取得的巨大成果使中國的水稻研究處于世界先進水平。期間的標志性品種見表2。

表2 1950—1979年中國水稻標志性品種

2.2 標志性品種

2.2.1 矮仔占4號及其衍生品種

廣東省農業科學院(原華南農業科學研究所)黃耀祥等為了解決水稻的倒伏問題,于1955年從廣西農家種矮仔占進行純系選育,獲得矮仔占4號,并1959年從矮仔占4號/廣場13號組合中育成高產穩產早秈品種廣場矮。這是我國第1個以雜交育種方法育成的品種,種植面積一度達到66.7萬hm2。1962年又育成珍珠矮(矮仔占4號/惠陽珍珠早),因其適應性廣,在南方稻區最大推廣面積達300.0萬hm2。矮仔占4號是我國最早用于矮化育種并育成最多矮稈品種的主體親本,在中國水稻育種史上作出了重大貢獻。

2.2.2 矮腳南特

矮腳南特是由廣東潮陽縣農民洪春利、洪群英于1956年在高稈品種南特16大田中發現的自然突變體,株高70~80 cm,生育期較短而產量高,引入長江中下游稻區作為早稻廣泛種植后,單產比同熟期高稈早秈增產30%~35%,從而開創了連作早稻生產新局面,對擴大雙季稻面積和早秈高產栽培新技術的形成產生巨大的影響。在20世紀60年代中期,其推廣面積高達333.4萬hm2,不僅是當時的主栽品種,而且是矮化育種初期的杰出矮源,也是我國第1個矮稈水稻品種。通過系統選擇或雜交育種,從矮腳南特中衍生出一大批矮稈良種,包括在長江中下游連作稻區普遍推廣應用的由浙江省農業科學院育成的矮南早、二九青、圭陸矮等早熟早秈良種。

2.2.3 南優2號

南優2號由袁隆平所在的湖南水稻雜優利用協作組用不育系二九南1號A和恢復系IR24配制而成。1978年全國推廣面積達297.9萬hm2,是中國第1個生產上大面積應用的雜交水稻強優勢組合,也是20世紀70年代雜交水稻的一個標志性品種。

2.2.4 桂朝2號

秈型常規水稻桂朝2號由廣東省農業科學院水稻研究所于1976年用母本桂陽矮49和父本朝陽早18雜交育成,在長江中下游和華南稻區廣泛種植。1982年種植面積達到271.0萬hm2,是20世紀70年代推廣區域最廣、種植面積最大的常規品種。

3 1980—1999年期間的水稻品種培育

3.1 時代背景

這個時期可以說是雜交水稻碩果累累的年代。雜交水稻是中國對世界現代農業科技的重大貢獻之一。袁隆平于1961年從天然雜交水稻雄性不育株中獲得靈感,從而于1964年從南特號等秈稻品種中發現概率僅為五萬分之一的自然雄性不育株,但是效果欠佳。直到1970年11月,袁隆平的助手李必湖在海南崖縣南紅農場沼澤地的普通野生稻群中發現內含典型花粉敗育雄性不育株,之后定名為“野敗”,才成功培育了雜交水稻三系中的關鍵一個系——不育系。

1971年春開始,各省育種人員從袁隆平處獲得野敗不育系種子并對其進行大量的測交。江西顏龍安小組由于意識到了野生稻的感光性,采用了合適的處理,野敗不育株在江西正常抽穗開花,順利開展了測交,找到保持系二九矮1號、珍汕97等,育成著名不育系珍汕97A。袁隆平團隊在1971年底也發現廣矮3784等長江流域早秈種質能保持野敗雄性不育,并于1972年成功培育出二九南1號A等系列野敗型雄性不育系及其保持系二九南1號B等。至此成功克服雜交水稻雄性不育系、保持系培育的難關。

有了不育系和保持系,接下來就是找到強優勢恢復系。從1972年冬天開始,“三系”育種主要集中在恢復系選育上。育種研究人員利用不同稻種資源進行了大量的測交恢復系試驗。廣西學者發現野敗細胞質雄性不育的恢復基因主要分布在血緣較近的低緯度熱帶稻種資源中,并從國際水稻研究所的IR系列品種中找到對野敗雄性不育恢復較好的泰引1號、IR24和IR661等種質。袁隆平等于次年育成南優2號、汕優2號等第1批野敗型雜交水稻組合,并于1973年10月宣告野敗型雄性不育系、保持系和恢復系“三系”成功配套,打開了雜交水稻產業化應用的大門。

代表中國育種先進水平的三系雜交水稻在20世紀70年代后期成功配套,并大放光彩,碩果累累。大面積推廣的雜交稻品種如汕優63、威優64、岡優22、汕優6號、威優6號、Ⅱ優838、D優63和汕優10號都是在此期間培育成功的。這個時期是三系雜交水稻研究、推廣和生產的高峰期。

由于三系雜交水稻育種與制種過程繁瑣,部分學者在研究“三系”的過程中,自然地產生了是否可以培育“兩系”雜交水稻的想法。1973年湖北學者石明松在單季晚粳品種農墾58中發現3株自然雄性不育株,經過10多年的研究育成了光敏不育系農墾58S,建立了在長日照高溫條件下進行雜交制種,短日照低溫條件下自交繁殖不育系的光溫敏型兩系法雜種優勢利用技術體系,實現了兩系雜交育種的新技術路線,培育出了更加高效的水稻品種。1987年湖南鄧華鳳等從秈稻組合F5群體中發現了1株在高溫條件下表現雄性不育、低溫條件下表現雄性可育的天然雄性不育株,繼而育成秈型溫敏不育系安農S-1,利用其溫敏特性建立了在高溫條件下進行雜交制種、低溫條件下自交繁殖不育系的溫敏型兩系法雜種優勢利用技術體系。安農S-1是目前中國兩系法雜交水稻應用面積最大的遺傳資源,已占兩系法雜交水稻的80%以上。當前兩系雜交稻已占據雜交稻的半壁江山。2020年,在國家審定的574個水稻品種中,雜交稻493個,占85.9%,其中秈型兩系雜交稻270個,占雜交稻的54.8%,秈型三系雜交稻208個,占雜交稻的42.2%。2013年,兩系法雜交水稻獲國家科技進步特等獎。

20世紀90年代是超級稻品種(產量比一般水稻高出10%~15%)的起步發展時期[9]。沈陽農業大學從20世紀70年代末開始粳稻新株型理論和實踐的研究。日本于20世紀80年代初率先開展水稻超高產育種研究,1989年國際水稻研究所開始了秈型水稻新株型育種研究,后被媒體宣傳為“超級稻”。當時國際水稻研究所的中國籍學者于1994年首先開始了秈型超級稻的研究,并將信息和成果傳回國內。為保障我國糧食安全,借鑒國外水稻超高產育種及國際水稻研究所和沈陽農業大學的新株型育種經驗,原農業部分別于1996年和1997年正式啟動“中國超級稻研究”和“中國超級雜交稻”重大項目,明確超級稻是通過理想株型塑造與強雜種優勢利用相結合的技術路線,培育高產、優質、多抗的新型水稻品種,項目包括了超級常規稻和超級雜交稻[9-10]。

中國超級稻育種技術路線首先是產生強雜種優勢[9]。傳統的雜交因親本間遺傳距離過窄,難以產生強大的雜種優勢。因此,需要擴大雙親的遺傳距離。秈粳亞種間雜交,盡管雜交第1代營養優勢很強,但是生殖生長受阻,而用秈粳中間型作親本能最大程度協調雜種產量潛力的提高與株型理想配置的統一,因此,超級稻育種中大量使用了秈粳中間材料。其次是在株型設計方面。由于我國幅員遼闊,氣候生態各異,各地在實施超級稻育種計劃時,均因地制宜地提出了理想株型模式,如東北稻區的直立大穗型、華南稻區的早長根深型、西南稻區的稀植重穗型、長江中下游稻區的后期功能型。

袁隆平團隊后期的雜種優勢利用也結合了理想株型。1997年袁隆平總結提出“形態改良與亞種間雜種優勢利用相結合,輔之以分子手段的選育技術路線”是超級雜交稻育種的最佳技術路線。并設計了強調上部三片功能葉長、直、窄、凹、厚的“高冠層、矮穗層、中大穗、高度抗倒”的超高產株型模式。

超級稻項目實施以來,育成了協優9308、兩優培九、沈農265等一批超級稻品種,并在21世紀持續得到推進。通過良種良法相結合,實現了超級稻單產和效益“雙增一百”的目標,并不斷帶動全國水稻單產和效益顯著提高。期間育成的標志性品種見表3。

表3 1980—1999期間的中國水稻標志性品種

3.2 標志性品種

3.2.1 汕優63

汕優63系福建省三明市農業科學研究所于1981年用珍汕97A和明恢63配制而成的秈型三系雜交品種,推廣總面積超過6 667.0萬hm2,1990年種植面積680.0萬hm2,是迄今世界上種植面積最大的水稻品種。

3.2.2 浙輻802

浙輻802系由浙江農業大學原子核農學研究所與浙江省余杭縣農科所協作,用60Co-γ射線3萬倫琴輻射處理四梅2號干種子,于1990年育成,該品種1982年以來累計推廣666.7萬hm2以上,成為至今推廣面積最大的秈型常規稻品種。

3.2.3 兩優培九

兩優培九系江蘇省農業科學院糧食作物研究所和湖南雜交水稻研究中心以培矮64S為母本,高產優質中秈品系9311為父本于1996年配制而成。2002年推廣面積達82.5萬hm2,是唯一一個年推廣面積超過66.7萬hm2的秈型兩系雜交稻品種。

4 2000年至今的水稻品種培育

4.1 時代背景

進入21世紀,影響水稻育種的外部環境和社會條件都發生了巨大變化,影響著我國水稻育種的方向和目標。

首先,由矮稈、雜交稻及超級稻品種主導的水稻產量不斷創新提高,基本上解決了我國人民吃飽飯的問題。據統計,超級稻迄今在全國累計推廣面積超過5 333.3萬hm2,帶動水稻全國平均單產從1996年的414.1 kg/667 m2躍升至2020年的469.5 kg/667 m2,為保障我國糧食安全提供了堅實的科技支撐。在局部地區甚至因產糧太多而出現“賣糧難”的問題。因此,“吃得好”的愿望日益迫切,推動了對優質水稻品種的需求。超級稻的認定標準逐漸增加了對優質、綠色標準的要求。

其次,2000年我國首部《種子法》頒布,2001年我國加入世界貿易組織。這兩件大事改變了我國70年的種子培育、推廣和銷售體系,也直接或間接影響了我國所育成品種的特性。一些高效的品種(例如適合輕簡栽培、養分高效利用、適合鹽堿旱寒逆境條件等)也受到了部分農業公司,特別是以盈利為目的的企業及經濟發達地區農民的歡迎。

其三,綠色革命和雜交水稻品種的高產量,都是以高強度的外部生產物質高投入為前提。由肥料、除草劑、農藥的大量使用及對水資源的過渡使用和污染,造成土壤肥力的明顯退化和生態環境的明顯惡化。因此加強環境保護,培育綠色環保品種,也成為社會大眾的集體意識。

進入21世紀,我國部分育種單位和企業也開始了分子標記輔助育種、全基因組選擇、分子設計育種等的實際應用。2017年,中國科學院遺傳所完成的研究成果“水稻高產優質性狀形成的分子機理及品種設計”榮獲國家自然科學獎一等獎。這個研究的重要意義是把育種從“事后被動選擇”轉變為“事前主動設計”,提供了一個新的技術途徑。這與國際種業公司的“智能育種”技術路線非常相似,都是以水稻關鍵農藝性狀的功能基因為基礎,通過分子設計育種制定高效的育種策略,大大提高育種效率,縮短育種時間,快速聚合優良性狀,快速選育特定的品種。此時期育成的標志性品種見表4。

表4 2000—2020年期間中國水稻標志性品種

4.2 標志性品種

4.2.1 中嘉早17

中嘉早17系中國水稻研究所和浙江省嘉興市農業科學研究院用中選181作母本,嘉育253作父本雜交,經系譜法選擇育成的常規早稻品種。據全國農業技術推廣服務中心統計,中嘉早17在2010、2011、2012和2013年的推廣面積分別為10.2、18.9、33.9和49.6萬hm2,2013年中嘉早17成為年推廣面積最大的秈稻品種,2014年年推廣面積67.1萬hm2,推廣面積占長江中下游早稻的18.6%,2010—2014年累計推廣179.7萬hm2,增產稻谷6.27億kg。

4.2.2 龍粳31

龍粳31系由黑龍江省農業科學院水稻研究所和黑龍江省龍粳高科有限責任公司于2000年以抗病的龍花96-1513(龍粳13號)為母本,以高產的墾稻8號為父本雜交選育而成。2013年該品種推廣面積達112.8萬hm2,自審定以來累計推廣667.0萬hm2以上,成為目前我國自主選育的推廣面積最大的粳型常規稻品種。

4.2.3 “甬優”系列品種

水稻在經過矮化育種和雜交水稻兩次育種革命以后,單產得到了大幅度提高。但20世紀90年代以后,我國水稻單產水平未有大的突破,亟須在育種手段、育種技術和栽培技術等方面進行創新,并實現突破。在浙江省的水稻秈粳亞種間雜交優勢利用研究計劃中,浙江省寧波市農業科學院馬榮榮團隊開創了粳稻雜交和以此為基礎的秈粳雜交先河,育成甬優12等強優勢“甬優”系列品種。截止2021年,甬優系列審定品種達88個,累積推廣面積400.0多萬hm2。2019年甬優1540分別在湖南省隆回縣、江蘇省張家港市創造了1 089.0 kg/667 m2、1 071 kg/667 m2的百畝示范方平均單產,刷新了湖南、江蘇晚稻單產歷史紀錄,其中張家港市的攻關田單產達1 102.9 kg/667 m2,比太湖稻區稻麥兩熟制條件下水稻最高單產歷史紀錄高了10.0%。

4.2.4 廣占63組配品種

廣占63是兩系法雜交水稻實現突破且應用較廣的不育系及骨干親本,用其組配出了2個影響力較大的品種,一個是合肥豐樂種業股份有限公司選育的豐兩優香1號,另一個是江蘇里下河地區農業科學研究所選育的揚兩優6號,這2個品種推廣面積分別在2007年和2008年進入全國前3。

4.2.5 “嘉優中科”“中科804”系列新品種

中國科學院遺傳與發育生物學研究所率先在我國開展分子設計育種研究,該團隊在解析理想株型基因IPA1介導的株型發育遺傳調控網絡基礎上,創造性地提出了理想株型塑造與雜種優勢利用相結合的分子設計育種新思路,利用分子標記輔助選擇等方法,將理想株型基因IPA1優異等位變異基因導入優質秈稻和粳稻骨干親本,充分利用秈粳雜交稻的雜種優勢,將雜種優勢和理想株型相結合,聚合了控制理想株型、抗稻瘟病、結實率、生育期等優異性狀的等位基因,育成適宜長江中下游稻區種植的“嘉優中科”系列水稻新品種。該系列品種具有株高適宜、無效分蘗少、莖稈粗壯、根系發達等明顯的理想株型特征,且生育期短、抗逆性強,增產效果顯著。此外,針對我國東北稻區提高水稻產量、改良稻米外觀品質和營養品質、增強稻瘟病抗性的生產需求,將南方長粒型品種中控制粒型、稻瘟病抗性以及稻米品質的基因導入北方粳稻中,育成中科804和“中科發”系列水稻新品種,這些品種具有高產、優質、早熟、長粒、抗病、抗倒伏等優點。盡管這些品種的推廣面積還不大,但是培育這些品種的技術路線和理念是領先的,對引領我國品種升級換代具有里程碑式的意義。

5 結論及展望

回顧我國水稻育種的百年歷史,以袁隆平先生為代表的數代水稻工作者們在不同的時期,應用傳統育種、雜交育種、分子育種、設計模塊育種/智能生物育種等技術路線,培育了高稈高產品種、矮稈高產品種、三系雜交水稻、兩系雜交水稻和超級稻等有時代標志的汕優63、超優千號、中嘉早17、嘉優中科等品種,基本上解決了我國的吃飽飯問題。展望未來“吃得好,吃得健康營養”時代,分子輔助育種、基因編輯、轉基因、智能育種/生物和信息結合技術等育種技術將被廣泛應用。由于我國的特殊國情,高產依然是品種的基本要求,但是優質綠色品種的重要性已經快速提升,培育抗逆境(病蟲草害、旱澇貧瘠、低溫高溫、鹽堿酸地等)水稻品種將會受到更多重視。由于這些品種經濟效益的有限性,國家事業育種單位仍然將是水稻品種培育的主要力量。從種子產業發展的趨勢看,具有優質、健康、營養、環保等特性的品種將成為品種培育的主旋律,單元化的大面積高產品種將會被多元化的有差異多功能品種代替,種子企業將是培育這些優質品種的主力軍。

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