利用“2+1+1”水稻后代材料鑒定模式選育抗倒伏、高食味品質的水稻新種質

摘要：選育抗倒伏能力強的品種是提高水稻產量、品質的根本所在。“2+1+1”水稻后代材料鑒定模式（2年抗倒伏性鑒定、1年抗病耐冷性鑒定、1年品質分析測定）是黑龍江省農業科學院生物技術研究所經過多年育種研究和生產實踐總結出來的一種高效、便捷的后代材料鑒定模式，通過該模式2023年篩選鑒定出2份抗倒伏、高食味品質的水稻新種質：組合五優稻4號/中科804的單株系五優稻4號/中科804-1和組合龍稻21/吉源香1號的單株系龍稻21/吉源香1號-2。

關鍵詞：水稻；“2+1+1”模式；抗倒伏；高食味品質；新種質

Breeding of New Rice Germplasm with Lodging Resistance and High Taste Quality Using the “2+1+1” Rice Offspring Material Identification Model

GAO Hongru，ZHAO Beiping，XIAO Minggang，SUN Zhongyi，ZHANG Bo

（Institute of Biotechnology Research，Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences，Harbin 150028）

水稻是我國最重要的糧食作物之一，對保障我國糧食安全發揮著極其重要的作用[1]。黑龍江省是水稻大省，是全國重要的商品水稻基地，商品率在60%～70%。自1998年以來，黑龍江省水稻產量占全省糧豆薯總產量的比例穩定在30%以上[2]。近年來，隨著我國經濟的發展和人民生活水平的不斷提高，人均稻米消費水平逐漸降低，但對稻米品質及安全性要求越來越高[3]。黑龍江省第一積溫帶是全省優質稻米的核心區，為黑龍江省乃至全國優質水稻的發展做出了巨大貢獻。

水稻發生倒伏的原因有很多，既有品種自身抗倒性狀等內在因素，如株高、重心高度、莖稈特性等，又有自然環境條件和栽培管理措施等外在因素，如大風、暴雨等極端天氣和栽培方式、種植密度、肥水管理、病蟲害防治等[4]。近些年來，大穗型超高產品種、超級稻等水稻品種的選育和種植，顯著增加了水稻的抗倒伏能力，而且為降低生產成本，水稻生產逐漸向機械化、輕簡化方向發展，對水稻的抗倒性提出了更高要求[5]。

抗倒伏能力差的優質米品種需要在生產中通過調控氮肥施用量或噴施抗倒伏藥劑來降低倒伏的發生，這樣不僅增加了種植成本，給環境也造成了一定的污染。單純研究抗倒伏或高食味品質的水稻品種很多，但將兩者結合起來的卻很少，在老百姓的思維中漸漸形成了“好吃的品種抗倒性差”的思維定式，因此創制抗倒伏能力強、高食味值的水稻新品種，從根本上解決優質品種抗倒伏性差的問題，做到食味品質與抗倒伏能力兼具十分重要。

黑龍江省農業科學院生物技術研究所在黑龍江省、吉林省、遼寧省搜集生產上的主栽品種，進行抗倒伏及高食味值分類，并進行雜交組合的配制，形成了“2+1+1”水稻后代材料鑒定模式，即2年抗倒伏性鑒定、1年抗病耐冷性鑒定、1年品質分析測定，在F4進行提高20%氮肥施用量抗倒性鑒定，F5進行抗病及耐冷性鑒定，F6～F8中的穩定材料進行提高50%氮肥施用量抗倒性鑒定，決選后進行1次米質分析檢測。通過該模式，選育了新品種松粳212，并于2023年通過黑龍江省農作物品種審定委員會審定，審定編號：黑審稻20230001。

本研究以長粒優質米品種和抗倒伏能力強的水稻品種為親本，雜交后通過“2+1+1”模式進行篩選，以期創制出食味品質優良且抗倒伏的新品系，為優良新品種選育奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 選擇5個長粒優質稻米品種作為母本（五優稻4號、龍稻21、松粳28、哈粳稻6號、益農稻12號），5個抗倒伏能力強的品種作為父本（中科804、吉源香1號、松粳202、唯農209、東富110）。母本的最高食味評分分別為88、85、90、85、86分，父本的倒伏級別和倒伏率均為0。

1.2 試驗地概況 試驗地點位于黑龍江省五常市民樂鄉，地理位置45°03′N，127°02′E，海拔164m，地勢平坦，土壤質地黑土，耕層15cm左右，肥力中上等。

1.3 試驗設計 2016年配制雜交組合5個：五優稻4號/中科804（WYD4/ZK804）、龍稻21/吉源香1號（LD21/JYX1）、松粳28/松粳202（SJ28/SJ202）、哈粳稻6號/唯農209（HJD6/WN209）、益農稻12號/東富110（YND12/DF110）。2017年在試驗地淘汰偽雜株后每個組合混收全部種子得到F1種子100g，2018-2019年F2～F3選拔圃進行單株系選擇，2020年F4每個組合選取代表性的5個單株系，每個單株系種植4行，行長5m，進行提高20%氮肥施用量抗倒性鑒定，2021年淘汰F4中抗倒伏性差的單株系，F5進行抗病及耐冷性鑒定，2022-2023年淘汰F5中抗病性和耐冷性差的單株系，F6～F7進行提高50%氮肥施用量抗倒性鑒定，淘汰抗倒性差的單株系，于2023年10月進行測產和米質分析檢測。

1.4 數據分析 采用Excel 2010進行數據整理及分析。

2 結果與分析

2.1 F4提高20%氮肥施用量抗倒性鑒定結果 從表1可以看出，提高20%氮肥施用量后，各單株系表現出的倒伏級別和倒伏率有所不同。WYD4/ZK804-4、SJ28/SJ202-2、HJD6/WN209-1、HJD6/WN209-2的倒伏級別最高（3級），WYD4/ZK804-3、LD21/JYX1-1、LD21/JYX1-3、LD21/JYX1-4、LD21/JYX1-5、YND12/DF110-1、YND12/DF110-2、YND12/DF110-4、YND12/DF110-5的倒伏級別最低（0級）。WYD4/ZK804-5、HJD6/WN209-1的倒伏率最高（40%），倒伏級別為0級的9個單株系倒伏率最低（0）。倒伏級別≥3級的單株系有4個，占16%，倒伏率≥30%的單株系有5個，占20%。由圖1可知，不同組合間平均倒伏級別和倒伏率差異較大，平均倒伏級別為0.2～2.2級，LD21/JYX1和YND12/DF110組合最低，HJD6/WN209組合最高；平均倒伏率為4.0%～27.4%，LD21/JYX1和YND12/DF110組合平均倒伏率最低，WYD4/ZK804、SJ28/SJ202、HJD6/WN209組合的平均倒伏率≥24.0%，抗倒伏能力較差。

2.2 F5抗病及耐冷性鑒定結果 淘汰F4中倒伏級別≥3級和倒伏率≥30%的單株系，剩余18個單株系進入抗病及耐冷性鑒定圃。從表2可以看出，各單株系穗頸瘟等級范圍是3～7級，空殼率的范圍是14.6%～39.4%；表現為感穗頸瘟的單株系為LD21/JYX1-1、LD21/JYX1-3、HJD6/WN209-4、YND12/DF110-4，其余均表現為中抗及以上；空殼率最低的是LD21/JYX1-3，最高的是SJ28/SJ202-4；穗頸瘟等級gt;5級的單株系有4個，占比22.2%，空殼率gt;30%的單株系有3個，占比16.7%。從圖2可以看出，各組合間平均穗頸瘟等級范圍為3.7～6.0級，WYD4/ZK804組合最低，HJD6/WN209組合最高；平均空殼率范圍為17.6%～30.3%，各組合間差異明顯，HJD6/WN209組合最低，SJ28/SJ202組合最高。

2.3 F6～F7穩定材料提高50%氮肥施用量抗倒性鑒定結果 淘汰F5中穗頸瘟等級gt;5級和空殼率gt;30%的單株系，剩余11個穩定單株系進行提高50%氮肥施用量抗倒性鑒定。從表3可以看出，倒伏級別的范圍是0～4級，倒伏率的范圍是0～50%；倒伏級別≥3級的單株系分別為WYD4/ZK804-2、WYD4/ZK804-3、SJ28/SJ202-5、HJD6/WN209-3、YND12/DF110-3，占比45.5%，倒伏率≥30%的單株系分別為WYD4/ZK804-2、WYD4/ZK804-3、SJ28/SJ202-5、HJD6/WN209-3、YND12/DF110-3，占比45.5%。從圖3可以看出，各組合在提高50%氮肥施用量的情況下，倒伏級別和倒伏率差異明顯，較提高20%氮肥施用量有明顯的增加。

2.4 F6～F7的6個穩定單株系產量結果 保留F5中倒伏級別lt;3級和倒伏率lt;30%的單株系，對穩定材料進行產量測定，采取全區收獲脫粒測產，小區實收面積20m2，折合成標準水分14.5%的每hm2產量，對照為黑龍江省第一積溫帶對照龍稻203。由表4可以看出，6個穩定單株系每穗總粒數在112～141粒之間，LD21/JYX1-4最高，YND12/DF110-1最低，除YND12/DF110-1外，其余穩定單株系均比龍稻203高14～29粒；結實率在92.8%～96.2%之間，單株系SJ28/SJ202-3最高，YND12/DF110-2最低，LD21/JYX1-2、WYD4/ZK804-1、SJ28/SJ202-3比龍稻203高0.6～2.0個百分點；千粒重在26.5～27.3g之間，單株系WYD4/ZK804-1、LD21/JYX1-4最高，LD21/JYX1-2最低，除LD21/JYX1-2、YND12/DF110-1外，其余組合均比龍稻203高0.1～0.5g；籽粒含水量為14.8%～16.2%，單株系YND12/DF110-1最高，LD21/JYX1-4最低；折合每hm2產量在8137.5～8332.1kg之間，單株系LD21/JYX1-4最高，YND12/DF110-2最低，6個單株系均比龍稻203增產，增幅為8.7%～11.3%。

2.5 F6～F7的6個穩定單株系米質檢測結果 將6個穩定單株系材料進行米質分析檢測。由表5可以看出，出糙率在81.5%～82.2%之間，單株系YND12/DF110-1最高，WYD4/ZK804-1最低；整精米率在59.2%～66.2%之間，單株系YND12/DF110-1最高，LD21/JYX1-4最低；堊白粒率整體較低，在3%～6%之間；堊白度在1.3%～3.2%之間，YND12/DF110-1最高，LD21/JYX1-2最低；粗蛋白含量整體較低，在6.35%～6.85%之間；直鏈淀粉含量在17.25%～18.01%之間，SJ28/SJ202-3最高，WYD4/ZK804-1最低；膠稠度在75～78mm之間，SJ28/SJ202-3最高，LD21/JYX1-2、YND12/DF110-1最低；食味評分整體較高，在84～87分之間，單株系WYD4/ZK804-1最高，LD21/JYX1-4、SJ28/SJ202-3最低。

食味評分≥85分的材料有4份，分別是WYD4/ZK804-1、LD21/JYX1-2、YND12/DF110-2、YND12/DF110-1；達到GB/T 17891—2017《優質稻谷》標準二級的材料有3份，分別是WYD4/ZK804-1、LD21/JYX1-2、YND12/DF110-1；符合鑒定標準食味評分≥85分、抗倒伏能力強且達到GB/T 17891—2017《優質稻谷》標準二級的材料有2份，分別是WYD4/ZK804-1和LD21/JYX1-2。2024年將提取這2份材料進入黑龍江省品種試驗。

3 討論與結論

倒伏是作物大田生產中普遍存在的問題，也是育種家長期以來研究的重點目標之一，不抗倒伏品種的選用、氮肥的過量施用和水分的不合理管理等是田間大面積倒伏產生的主要原因[6]。培育和推廣種植抗倒伏水稻品種，豐產、穩產效果明顯，如由黑龍江省農業科學院水稻研究所培育的品種龍粳31，因其優異的抗倒能力，多年種植面積超千萬畝。近年來，我國生物技術領域的迅速發展，為抗倒品種的選育帶來了新的思路[7-8]，如由中國科學院遺傳與發育生物學研究所采用“分子設計育種”的理念培育出的中科發5號，以其優異的抗倒伏能力和產量，逐步占領黑龍江省晚熟稻市場。

抗倒能力是品種固有的遺傳特性[9]，選育抗倒伏能力強的品種是提高水稻抗倒伏能力的根本所在。黑龍江省五常市種植的品種五優稻4號，以其優異的品質響徹全國，但在生產中存在抗倒伏能力差的缺點，不僅增加了種植難度，還增加了種植成本，即使品質再優良也無法在機械化收獲的地域形成大面積推廣。究其原因，還是品種自身抗倒伏能力弱導致。

“2+1+1”水稻后代材料鑒定模式是黑龍江省農業科學院生物技術研究所經過多年育種研究和生產實踐總結出來的一種高效的、便捷的后代材料鑒定模式，與常規鑒定的區別是形成了一套完整的集抗倒伏、抗病耐冷、米質分析于一體的模式，該模式的應用將大大提高新種質的質量，為今后選育出抗倒伏、高食味品質的新品種奠定基礎。本研究結果證明，這種方法可以進行利用，未來可嘗試在黑龍江省進行推廣。

參考文獻

[1] Deng Y W，Zhai K R，Xie Z，Yang D Y，Zhu X D，Liu J Z，Wang X，Qin P，Yang Y Z，Zhang G M，Li Q，Zhang J F，Wu S Q，Milazzo J，Mao B Z，Wang E T，Xie H A，Tharreau D，He Z H．Epigenetic regulation of antagonistic receptors confers rice blast resistance with yield balance．Science，2017，355（6328）：962-965

[2]黑龍江省統計局．黑龍江統計年鑒1987．北京：中國統計出版社，1987

[3]張洪程，高輝．推進稻米清潔生產 提升稻米產業競爭力．中國稻米，2003（3）：3-5

[4]周平，周愷，劉濤，武威，孫成明．水稻倒伏監測研究進展．中國農機化學報，2019，40（10）：162-168

[5]王曉飛，陸展華，劉維，盧東柏，王石光，巫浩翔，方志強，何秀英．“綠色革命”以來水稻抗倒伏研究進展．廣東農業科學，2022，49（3）：1-13

[6]張志忠．水稻倒伏原因及預防對策．新農業，2021（21）：11

[7]劉定富，尹合興，應繼鋒．中國水稻百年育種的一些關鍵基因．中國稻米，2022，28（2）：1-11

[8]李進波，戚華雄．水稻抗倒伏的遺傳研究進展．湖北農業科學，2017，56（23）：4450-4453

[9]康洪燦，李國生．菜后水稻倒伏原因及防治措施．中國種業，2012（5）：73-74（收稿日期：2024-06-14）