寧夏優質稻育種歷程、問題及展望

王昕 劉煒 馬洪文 賀奇 馮偉東 張益民 李虹 殷延勃

（寧夏農林科學院農作物研究所，銀川750105；第一作者：nxnkywx@126.com；*通訊作者：nxnkyyb@163.com）

水稻是我國的重要糧食作物之一，全國約60%以上人口以稻米為主食。水稻亦是寧夏具有特色的區域性優勢作物，目前，寧夏引黃灌區水稻種植面積在5.1萬hm2左右，水稻單產穩定在8 400 kg/hm2，是全區糧食平均單產的2.53 倍，是引黃灌區糧食平均單產的1.16 倍，水稻最高單產可達12 538 kg/hm2，百畝連片種植實現了超高產。寧夏引黃灌區是全國最佳優質粳稻生態區之一[1-2]，水稻種植歷史悠久，是寧夏“塞上江南”的標志，生產的大米品質好、食味佳，全國唯一以省區冠名的地理標志農產品。

品種是農業發展的源頭，是農業科技的“芯片”。寧夏水稻育種從1950年開始，一直受到主管部門、科研機構高度重視。2012年寧夏設立了“自治區水稻育種專項”，重點支持水稻育種研究，多年來育成了一批具有自主知識產權的新品種，不僅滿足了當地產業發展和市場多方位的需求，而且輻射到甘肅、陜西、內蒙等周邊省區大面積種植。在優質稻選育方面，2009年優質稻寧粳43 號在全國優質粳稻良食味品評中一舉奪冠；2016年優質香稻寧粳54 號（11HW-1388）在首屆中國大米品牌大會上被評為“2016 中國十大好吃米飯”；在2019年中國·哈爾濱國際大米節，寧夏興唐米業集團基地種植的寧粳43 號獲得銀獎，僅次于日本魚沼“越光”和五常市安家鄉“五優稻4 號”。

2020年6 月，習近平總書記在寧夏考察時指出，要努力建設黃河流域生態保護和高質量發展先行區。寧夏水稻生產形成了以水定植、節約集約用水，以水稻種植補充生態用水的特點，寧夏水稻需要完成“穩糧保供”的糧食安全目標，更需要利用好寧夏的光、溫、水、土等資源優勢，與優質稻品種相結合，生產出優質的大米。我們總結了寧夏水稻育種歷程和優質稻推廣現狀，對品質育種中存在的問題進行分析，以期為寧夏優質稻育種及產業化發展提供依據。

1 寧夏水稻育種回顧及優質稻推廣現狀

1.1 水稻品種演變歷程

第一階段（1950—1980年）：地方稻資源提純復壯和外引品種的直接利用。寧夏的水稻育種是從1950年2 月組建的王太農業試驗場開始的[3]。當時水稻生產主要推廣地方稻品種，如養和稻和葉升白皮大稻等；20世紀60年代開始進行水稻遺傳資源的引進、鑒定、篩選和直接利用，主栽品種是引自吉林的公交10 號、公交11 號、公交12 號等，搭配品種有寧系62-3、寧系1號、寧系2 號等；20 世紀70年代京引39 號代替公交系列成為主栽品種，之后種植時間長達14年。這一階段，產量從1950年的2 250 kg/hm2提升至7 100 kg/hm2左右，品種的主要特點是以早熟為主，品質較好。栽培方式是直播與插秧兼有。

第二階段（1981—2000年）：自育品種逐漸取代引進品種，產量逐漸提高，優質和高產初步協調。從“六五”時期開始，寧夏水稻育種技術有了大幅度提高，自育品種逐漸在寧夏水稻生產中占主導地位，優質稻育種也逐步開展。這一階段通過省級審定的水稻品種有20 個，以寧粳7 號、寧粳9 號和寧粳16 號為主，搭配秋光、秀優57 等。代表品種為寧粳9 號。1992—1993年寧夏低溫，寧粳14 號因其早熟耐寒特性成為了替代品種。1995年以后，寧粳16 號成為當時主栽品種，也是寧夏高產代表性品種之一。其品種特性是：適應性好，耐低溫和鹽堿能力強，穗數和穗粒數較寧粳9 號并沒有明顯增加，但結實率和成熟度較高。寧粳16 號推廣種植面積一度占當時全區水稻種植面積的40%以上。這一時期的高產晚熟品種，結合小拱棚育秧、塑料大棚育秧、旱育稀植等先進栽培技術，使寧夏水稻單產及總產均上了一個臺階。這一階段主栽品種特點是：熟期較上一時期品種延長6～8 d，穗數略有下降，穗粒數增加，水稻平均產量達到8 100 kg/hm2左右，較上一階段約提高14.8%，但水稻品質沒有太大改善。

第三階段（2001—2010年）：優質品種育種取得突破，是高產和優質協調統一的過程。在“東北大米”占領全國粳稻市場，逐漸影響“寧夏大米”在西北區域市場優勢的背景下，1998年寧夏啟動了第一期優質米工程，寧夏水稻育種目標的重心放在了稻米品質改良上，歷經“十五”和“十一五”時期，寧夏優質稻育種創新能力全面提高。代表品種有寧粳24 號、寧粳28 號和寧粳43 號等。以寧粳28 號為代表的高產品種，2002年生產試驗平均產量10 978 kg/hm2，較對照寧粳16 號增產10.6%。以寧粳24 號為代表的優質、高產品種，其糙米率82.3%，精米率75.1%，整精米率70.5%，長寬比2.1，透明度1 級，糊化溫度7 級，膠稠度74 mm，直鏈淀粉含量18.7%，蛋白質含量7.3%，各項測定指標達到國標1 級優質米標準，產量也能達到寧粳16 號的水平。2009年寧粳43 號的育成，成為寧夏優質稻突破性的代表品種之一，其糙米率81.2%，精米率80.6%，整精米率78.8%，堊白粒率10%，堊白度0.5%，粒長5.6 mm，長寬比2.1，透明度1 級，堿消值7.0 級，膠稠度82 mm，直鏈淀粉含量16.8%，米質達到國標優質1 級，而且食味品質優。2009年獲全國優質粳稻優良食味品評一等獎，至今還是寧夏農業農村廳水稻主導品種之一。

第四階段（2011年至今）：適合直播栽培的品質、產量、抗性的協調統一過程。進入“十二五”以后，寧夏水稻的栽培方式逐漸向機械直播栽培轉變，“十三五”寧夏直播稻種植面積達到全區水稻總面積的95%以上。水稻育種也取得了快速發展，選育品種的品質、產量、抗性性狀進一步協調統一，至2022年已審定30 個品種，僅2022年就審定10 個品種。其中，適合機械保墑旱直播栽培的高產品種寧粳48 號，連續3年在寧夏平羅縣采用保墑旱直播栽培百畝連片示范，平均產量達到12 300 kg/hm2。2017年9 月27 日農業農村部專家組對平羅縣姚伏鎮小店子村種植的寧粳48 號百畝連片示范方進行現場測產，平均產量達到12 538.5 kg/hm2，再次刷新寧夏銀北鹽堿地區直播水稻單產記錄[4]。以優質、穩產、早熟適合機械旱直播栽培的代表品種寧粳57 號，糙米率82.6%，精米率74.6%，整精米率72.5%，長寬比2.2，堊白粒率5%，堿消值7.0，膠稠度78 mm，直鏈淀粉含量16.3%，粗蛋白（干基）6.7%，達到國標優質米2 級，是目前寧夏農業農村廳水稻種植主導品種之一。寧粳54 號（11HW-1388）為香稻品種，食味優，口感好，2016年在首屆中國大米品牌大會上被評為“2016 中國十大好吃米飯”。

1.2 優質稻育種方法和途徑

寧夏優質稻育種，采取了常規、花培、雜種優勢利用以及分子輔助育種等手段。水稻品質改良的途徑主要是通過加強優質、高產資源的引進、鑒定、篩選和利用，確立優質育種目標，有針對性的配制雜交組合。在組合配制方面，重點利用優質、豐產、多抗親本，以秈/粳交的后代為橋梁親本和優質資源材料為輪回親本，以優質/優質、優質/豐產、優質/抗病性狀基因的聚合雜交，通過田間農藝性狀和品質相關性狀的室內測評，實現品質改良和產量提升。利用海南或溫室加代等方法，縮短育種進程。在注重選育優質的基礎上，側重抗病、早熟、耐鹽堿、抗倒伏品種的選育。意大利4 號是寧夏優質稻品種改良的重要親本，以其作為直接或間接親本，與寧夏粳稻品種雜交，先后選育了寧粳24 號、寧粳43 號等品質達到國標優質1 級的品種。

寧夏地處西北，晝夜溫差大，特別是水稻灌漿期間溫度不穩定，造成稻米外觀品質和加工品質不高，提高整精米率、降低堊白米率是寧夏優質稻育種的首要目標。通過對寧夏不同階段品種的主要品質性狀檢測分析發現，寧夏育成的品種整精米率不斷提高，堊白度不斷降低（表1）。寧夏在實際育種中，主要是選擇外觀、加工品質好的材料為骨干親本，在F4代開始選擇，對高整精米率和低堊白米率后代持續選擇，達到改善稻米加工、外觀品質，提高水稻經濟效益的目的。進入21世紀食味品質改良成為品質改良的重要目標之一，通過不斷改良，寧夏稻米食味值在不斷提高。隨著生物技術的發展，直鏈淀粉含量、蛋白質的主效基因不斷探明[5]，借助分子輔助育種手段對稻米品質改良，我們也在不斷的探索實踐中。

表1 寧夏不同階段主要品種及品質指標情況

1.3 優質稻推廣現狀

近3年來隨著科技發展水平和種植戶認知度的提高，寧夏優質稻品種推廣面積不斷擴大，2019—2021年間，全區累計水稻種植面積16.6 萬hm2，優質稻種植面積達到14.9 萬hm2，優質稻種植比率達到89.7%。其中，推廣種植面積較大品種是寧粳50 號、寧粳57 號，累計推廣種植3.94 萬hm2（表2）。但是，同時也存在新審定品種推廣面積較小、品種多亂雜等問題。優質稻品種的推廣應用，加速了寧夏水稻產業的發展。無論從優質稻谷企業收購價的增幅，還是優質稻品種增產效果，均取得了顯著的經濟效益。優質稻品種，特別是優質食味稻的推廣應用，大大提升了寧夏大米品牌影響力和市場競爭力。

表2 寧夏2019—2021年水稻品種推廣情況

2 寧夏水稻育種存在的問題及對策

2.1 具有寧夏區域特色的高品質品種短缺，須加強選育

寧夏近幾年育成了一批品質達國標優質稻標準3 級以上的新品種（表2），但這些品種的推廣應用面積并不大。2019—2021年寧夏優質稻種植面積在1.5萬hm2以上的品種只有富源4 號、寧粳50 號和寧粳57 號。寧粳28 號、寧粳48 號等一些品質未達到國標2級米標準的高產品種種植面積仍然很大。究其原因，市場不能很好的體現“優質優價”是一方面，主要還是多數品種適應性不強，食味品質不高，不能滿足寧夏大米產業的需求。育成的優質稻品種在國內市場的競爭力總體不夠，這已成為制約寧夏優質稻產業發展的主要因素之一。

隨著農業生產資料成本不斷提高，水稻種植的比較收益有所降低，要想讓農民增收，企業增效，品種的“優質”和“特色”更為重要。如何發揮體現寧夏大米“少而優、少而特”的地域優勢，一方面要加強優質特色食味水稻品種的選育。在稻米的食味品質中，一個重要的指標是香氣，寧夏自育品種寧粳43 號米飯帶有自然的清香，擁有一定消費人群，但是更多消費者對稻花香、泰國香米等帶有香氣品種更加青睞。因此，要加大稻米香味品種等的育種，培育適合不同人群的優質特色食味香稻品種。另一方面，加強營養功能型品種的選育。目前，寧夏審定的特種稻寧糯6 號和品系毛毛糯，以及引進利用的黑香糯品系，在寧夏有一定種植面積，但是功能營養品種還很缺乏。挖掘、利用和創新糯稻、黑稻、胭脂稻、降糖稻等特種稻資源，豐富人們的飲食文化和膳食結構，滿足多元化和個性化需求[6]，也尤為重要。將營養功能品質作為優質稻米的標準之一，加強功能稻米產學研一體化、上中下游的有機銜接，加強多學科、多部門的分工協作等，必將大力促進功能稻米產業化的健康發展，也必將促進稻米生產加工由“滿足消費者需求”向“引領消費者需求”的轉換升級[7]。

2.2 水資源缺乏，選育節水抗旱優質稻品種

寧夏地處黃河上游，為了實現黃河流域生態保護和高質量發展先行區的戰略目標，農業生產要求的節約集約用水。寧夏水分蒸發量大、工業過度用水造成的地下水位明顯下降、水資源短缺矛盾已經成為寧夏高質量發展的階段性矛盾。因此要選育優質、抗旱節水品種。研究表明，抗旱節水品種是一種新的栽培稻類型，可實現旱種旱管的稻作生產模式，使水稻生產擺脫對水資源的過度依賴，大幅減少稻田溫室氣體排放，促進水稻生產向“資源節約、環境友好”的綠色可持續方式轉型[8]。目前，寧夏抗旱節水品種主要是從現有品種中篩選出來的，今后應該以節水抗旱為目標，系統開展優質、豐產、節水抗旱品種的選育。其次是從水稻栽培入手。相關研究結果表明，采用“濕潤灌溉”和“間歇灌溉”，水稻耗水量比傳統淹水灌溉可減少32%，但產量幾乎相同，說明在水分非虧缺條件下合理灌溉水稻可獲得穩產高產，達到水分高效利用的效果[9-10]。用耕作制度來實現水稻節約用水也是有效途徑之一。

2.3 旱直播栽培，要求選育適應輕簡化的優質稻品種

近幾年來，隨著農業勞動力的流失，水稻種植成本不斷上升，以旱直播為代表的輕簡栽培技術快速發展[11-12]。目前，寧夏旱直播種植面積達到水稻種植總面積的95%以上，直播技術的快速應用和推廣，對適應直播的品種需求更為迫切。寧夏2015年開始開展直播品種（系）的鑒定和品比試驗。但是，專用直播水稻品種的選育研究仍然是短板，現有的直播用品種還是從插秧稻品種中篩選出來的。適宜旱直播的品種，要注重選擇低溫發芽性好、發芽勢強、幼苗長勢旺，品種安全生育期所需活動積溫比當地插秧品種所需活動積溫少200 ℃左右，生育期135 d 左右，早熟、抗病、抗倒、耐鹽堿能力強的品種，在選育方法上，要注重在直播條件下，對早世代分離材料進行選擇，對穩定品系進行鑒定試驗。選育品種的配套、農技農藝的結合、技術落實的到位，將促進寧夏優質稻機械旱直播栽培技術快速發展。

2.4 鹽堿地資源多，要求選育耐鹽堿優質稻

隨著寧夏種植業結構調整，寧夏水稻種植逐漸向銀川北部鹽堿地轉移，銀川北部平羅縣水稻種植面積約2 萬hm2，占到寧夏水稻種植面積的35%（2021年）。而且，銀北地區尚有可利用的鹽堿荒地超過2.67 萬hm2。研究表明，種植水稻是目前改良和利用鹽堿地的一種有效方法，兼顧了經濟效益和生態效益[13-14]。選育和利用耐鹽堿水稻品種可有效提高鹽堿中低產田的綜合效益。開展優質耐鹽堿種質資源篩選、鑒定和品種創制工作，是寧夏優質稻育種又一新的內容。

2.5 稻瘟病抗性品種缺乏，要選育稻瘟病抗性強、適應性廣、豐產性好的優質稻品種

寧夏育成的優質稻中還缺乏抗稻瘟病品種，生產上種植的優質稻中，抗性較強、適應性較好的品種只有寧粳50 號、富源4 號等，但是，其米飯食味品質不高。寧粳43 號是唯一達到國標優質稻1 級、且食味品質高的品種，但是，其稻瘟病抗性較低，尤其是穗頸瘟損失率非常大，特殊年份特殊地塊減產幅度達到40%以上。審定的優質稻品種雖多，能夠大面積推廣應用的卻不多，主要問題還是優質稻品種的適應性、豐產性不高，優質稻生產中，產量一般在9 200 kg/hm2左右，相比寧夏高產品種13 200 kg/hm2的產量，其豐產性還有待提高。因此，提高優質品種的抗病性、適應性及豐產性也是寧夏優質水稻育種發展的關鍵之一。

3 寧夏優質稻育種和產業發展前景

3.1 以人才培養、平臺建立、體系建設為核心的優質稻育種和產業的發展

寧夏優質稻的遺傳改良，經過多年的資源積累、利用和創新，不論是水稻品質和單產都具有一定的代表性，客觀上已經具備了西北水稻遺傳改良研究中心的基礎，將這種有利的資源優勢充分發揮，開拓新途徑，利用新方法，可以更好的服務寧夏及周邊引黃灌區的水稻產業發展。目前，育種技術已經進入分子育種、基因編輯的育種階段，相對應的科研經費支持力度以及平臺建設和人才培養更需要持續推進。寧夏需加大財政支持力度，重點支持水稻品質主效基因的挖掘利用，優質稻品種選育，加快優質稻直播栽培技術體系建設等。形成一套完整的優質稻機理研究、品質育種和優質稻生產加工的高質量發展體系，同時，制定寧夏大米的品質指標，提高生產加工標準，推進寧夏優質稻產業發展和擴大“寧夏大米”品牌影響力。

3.2 以優質特色水稻品種為科技支撐，推進寧夏優質稻產業提檔升級

作為科技核心“芯片”的水稻育種，應適應市場和消費者的需求，更應該滿足作為水稻新品種推廣主力軍的種子繁育銷售企業，以及大米品牌建設最前沿的大米加工銷售企業的需求，育成的品種能不能轉化，轉化品種的企業能不能賺到錢，是衡量育種成績的一個標準。鼓勵建立以優質品種為技術支撐，大米加工銷售企業為引領，種子繁育銷售企業為保障，科研力量為技術服務，形成“種植大戶+育種單位+種業+米業”模式。加強與糧食加工企業合作，推動優質、高端、綠色大米的開發加工銷售，形成品牌效益。加快優質、特色水稻品種的選育和成果轉化，讓“寧夏大米”品牌從“滿足消費”向“引領消費”方向高質量發展。