耐旱水稻品種的選育與評價

王廣元，李廣信，于曉慧，梅 青

（山西省農業(yè)科學院作物科學研究所，山西 太原 030032）

栽培稻的抗旱性研究一直是稻作科學研究的重要課題之一。隨著全球水資源的日益匱乏和災害的日趨嚴重，栽培稻的抗旱性研究顯得愈來愈重要。水資源短缺成為制約我國農業(yè)發(fā)展的重要因素[1-2]，我國21世紀的稻米安全將面臨威脅，這對旱稻的快速發(fā)展提出了迫切要求。推廣抗旱、節(jié)水型稻作是保障我國稻作長期生存與發(fā)展的根本出路。

我國適合旱稻種植的地方很廣，低洼易澇地尤其適于旱稻開發(fā)，我國北方目前有400萬hm2水稻，1/2以上面積水源不足，1/3面積面臨水源枯竭，以旱稻替代水稻實屬良策。旱稻是優(yōu)質細糧，雖然生長在旱地，但其米的外觀、食味和口感與水稻并無多大差異，有些品種還優(yōu)于水稻；而且旱稻比水稻耐瘠薄，在旱地表現(xiàn)出良好的適應性，可廣泛種植于雨水充沛或具備一定灌溉條件的多種類型旱地，更適合低洼易澇旱地，尤其內澇地種植，可變澇為利，提高產量[3]。但傳統(tǒng)旱稻品種的米質、產量已遠遠不適應現(xiàn)實要求，盡快培育出高產、優(yōu)質、耐旱性極強的水稻品種已成為廣大農民和農業(yè)專家的共識。培育抗旱的栽培稻品種并實現(xiàn)旱作，不但可在很大程度上節(jié)約水資源，開發(fā)、改良荒地，而且投資少、見效快，有利于增產、穩(wěn)產，節(jié)約能源和減少環(huán)境污染；同時可增加農民收入，有利于稻作的可持續(xù)發(fā)展，前景十分廣闊。因而加強旱稻新品種選育、抗旱性和旱作新技術研究，具有極其重要的現(xiàn)實意義。

國外特別是非洲國家一直十分重視旱稻的研究，位于非洲的國際熱帶農業(yè)研究所（IITA），將占非洲稻作面積50%的旱稻品種改良與栽培技術研究列為重要項目之一，并與科特迪瓦的西非水稻發(fā)展協(xié)會（WARDA）協(xié)作，已在高產、抗病、抗逆旱稻品種選育上取得了顯著成果。國際水稻研究所（IRRI）建所以來，針對南亞、東南亞地區(qū)旱稻的重要性，始終把旱稻品種選育與高產栽培技術研究作為該所的重要研究內容，并列為21世紀初的四大重點研究領域之一。美國等許多國家的水稻改良項目也采取了類似的策略[4]。

在我國，雖然旱稻栽培歷史悠久，但傳統(tǒng)旱稻品種產量潛力低，栽培管理粗放，而有目的地進行遺傳改良的研究工作相對落后，旱作栽培技術研究也滯后，尤其是雜草防除技術尚不理想，嚴重阻礙了旱稻生產的發(fā)展[1]。這種現(xiàn)狀已引起我國政府和科技界的高度重視，近年來，我國科學家已在節(jié)水抗旱稻的研究上取得了一定的突破，獲得不少研究成果。并建立起科學的抗旱性評價系統(tǒng)，篩選出優(yōu)異的抗旱性種質，獲得一批抗旱候選基因，培育成一批節(jié)水抗旱稻品種。

1 材料和方法

1.1 供試材料

試驗以多年從國內外收集的旱稻297、旱72、旱稻 65、巴西陸稻、DH5、早豐、秦愛、2YQ、先田旱糯稻等旱（陸）稻和山西省農業(yè)科學院作物科學研究所水稻項目組培育的優(yōu)異耐旱水稻穩(wěn)定品系共150份為研究材料。

1.2 試驗方法

耐旱水稻品種培育途徑主要是以雜交育種為主，選育的方法是水、旱作交叉選育法。

鑒定篩選試驗是在耐旱、耐鹽堿、耐低溫這3個不良環(huán)境條件脅迫下進行，采用田間自然條件下苗期及抽穗開花期與對照對比進行鑒定，室內水分脅迫條件下進行鑒定，同時結合水旱田種植對比分析進行綜合抗旱力鑒定。

田間自然耐旱性直接鑒定及長勢觀察:苗期是在田間自然露地旱作條件下，當幼苗長到3葉期時，記錄各品種幼苗葉片萎蔫株數(shù)，并結合枯尖、分蘗受阻情況，根據(jù)標準進行分級鑒定。中后期即在抽穗開花期，根據(jù)各品種始穗到齊穗的天數(shù)及稻穗抽出度來鑒定，同時結合生理白穗、不結實、籽粒飽滿度進行鑒定。長勢是根據(jù)各品種田間生長繁茂程度，在分蘗盛期和黃熟初期目測進行記載。室內水分脅迫條件進行苗期抗旱性鑒定:塑料盤常規(guī)育秧，當幼苗長到2～3葉期時，排出盤中積水，斷水干旱。當土壤含水量達相對持水量的50%時，進行鑒定，記錄各品種幼苗萎蔫株數(shù)。耐旱性評價是在旱作與水作條件下，比較其抽穗期延遲程度、株高降低數(shù)及結實率降低數(shù)，以對照為參考進行評價。

2 結果與分析

2.1 選育方法研究

水、旱作交叉選育法核心內容就是將每代優(yōu)選的單株分成2份，下一代分別在旱田和水田種植選育；再把旱田和水田分別優(yōu)選的單株各分成2份又分別在旱田和水田交叉種植選育，依此類推，最后決選的穩(wěn)定系還要在多生態(tài)條件下進行鑒定。多年研究結果和實踐表明，通過水、旱作交叉種植進行系統(tǒng)選育能有效提高育種效率。水、旱作交叉選育法提供了抗旱與高產、穩(wěn)產等目標性狀表達所需的不同環(huán)境條件，實現(xiàn)了主要育種目標性狀與選種環(huán)境的協(xié)調，使雜種基因型的各種潛在的遺傳特性得以充分表達，為準確有效地鑒別和選擇創(chuàng)造了條件，提高了選擇效率，從而克服了自然條件下的極端氣候年型（嚴重干旱或特別多雨年份）所造成的大量有益基因型的優(yōu)良性狀因得不到充分表達而白白丟失的缺陷。水、旱作交叉選育，使雜種基因型在自然和人為創(chuàng)造的不同生境條件下同時和交替選育，實現(xiàn)了自然選擇、人工選擇和定向培育的有機結合，加大了選擇壓力和頻率，使育成品種的主要目標性狀都能得到充分、全面的評鑒和選育，所以育成品種的綜合性狀較好，不僅抗旱豐產而且穩(wěn)產適應性廣[5]。水、旱作交叉選育，改變了過去的單一育種生態(tài)條件，創(chuàng)造了育種環(huán)境條件的多樣化，為選育不同生態(tài)型的系列化旱稻品種提供了條件。在同一個育種系統(tǒng)中，既實現(xiàn)了抗旱高產穩(wěn)產和水旱兼用型品種的有效選育，又為一般旱地和水地品種的選育創(chuàng)造了條件，是實現(xiàn)稻類生態(tài)育種的一項高效、節(jié)時、省工的好方法。

2.1.1 育成的新品種 育成豐產性好、米質優(yōu)、抗旱性強的優(yōu)良旱稻新品種:晉旱稻1號，04旱2，05082（96G13-1/旱稻 297），04 旱 25（IAPAR9/791138），05072 （990094/990156//旱稻297），05旱 27（95XW-67/旱稻 297），05旱 17糯（巴西陸稻/早豐//先田旱糯稻）7個。其中，晉旱稻1號，從旱稻297中系選，屬常規(guī)粳稻，抗旱性強，米質優(yōu)，生育期150 d左右，株高95 cm，穗大粒多，平均穗粒數(shù)90粒，結實率高，千粒質量28 g，莖稈粗壯，生長較繁茂，耐肥、耐鹽堿，抗倒伏，分蘗中等，高抗稻瘟病，豐產性好。04旱2從巴西陸稻IAPAR9中系選，屬常規(guī)粳稻，生育期165 d，株高90 cm，莖稈粗壯，根多、粗、長，葉色淺綠，粒大無穎毛，穗頸短、為包頸，落粒性中等，抗旱、抗倒伏、抗病，米質優(yōu)良。05082和05旱27熟期適中，穗大粒多，結實率高，莖稈粗壯，生長較繁茂，抗旱性強、耐肥、耐鹽堿，抗倒伏，高抗稻瘟病，增產潛力大，穩(wěn)產性強，米質優(yōu)。

2.1.2 創(chuàng)制了一批新種質 通過系統(tǒng)育種、雜交育種和外源DNA導入技術，創(chuàng)新出一批優(yōu)異耐旱水稻種質材料:791138，920423，930259，940061，940129，950075，晉旱稻 1號，04 旱 2，05072，05073，05078，05082，04 旱25，04 旱 26，05 旱 17，05旱 18，05旱 19，05旱 21，05旱 27，05旱 28，05旱 29，05旱 32，05旱 33，05旱 36，07旱 1，07旱 6，07旱 20，09旱 3，09旱 4，09旱 8，07028，07041，08020，020083，020082 和 020085共36份。

2.2 抗旱性鑒定與評價

2.2.1 田間自然耐旱性直接鑒定及長勢觀察本試驗第1步是在室內水分脅迫條件下，把大量材料進行苗期抗旱性初步篩選，篩選通過材料再進行田間自然露地條件下耐旱性鑒定。自然條件下控制灌水，造成不同的干旱脅迫，同時又承受著鹽堿和低溫的不良環(huán)境影響，分析其對旱稻形態(tài)或產量的影響，比較直觀且接近實際。由表1 可知，05072，05073，05082，04 旱 25，05 旱 18耐旱性強；05078，05旱 17，05旱 21，05旱 27，05旱28，05旱29，05旱32和旱稻297耐旱性較強。

表1 田間自然耐旱性直接鑒定及長勢觀察

2.2.2 旱稻新品系的耐旱性評價 通過田間自然耐旱性直接鑒定篩選，選出比較好的幾個新品系再在旱作與水作條件下，根據(jù)其抽穗期延遲程度、株高降低數(shù)及結實率降低數(shù)，以對照為參考再進行進一步評價[6-7]。栽培方式分旱作直播覆膜栽培與水作薄膜育秧移栽，同期播種，3葉期后撤膜，管理均同當?shù)亓晳T。對照品種是北方一季稻區(qū)國家旱稻區(qū)試的對照旱稻297。

從表2可以看出，05082耐旱性極強，旱作與水作比較，其抽穗延遲天數(shù)和結實率變化不大，株高降低幅度較小，但3項指標都優(yōu)于對照；05072，04旱25和04旱26這3個材料，由于它們株高降低幅度大，且與對照相當，抽穗延遲天數(shù)和結實率與對照相當，評價其為耐旱；其余材料耐旱性均不如對照。

表2 旱稻新品系的耐旱性

經前人多次試驗，認為綜合抗旱力指數(shù)是對水稻各抗旱機理的綜合體現(xiàn)。從表3可以看出，綜合抗旱力指數(shù)與耐旱性評價結果的趨勢一致，用綜合抗旱力指數(shù)來評價耐旱性可靠、簡便、易操作、具體量化、易掌握。另外，從考種數(shù)據(jù)中還發(fā)現(xiàn)，評價為耐旱性強的材料，旱作一般比水作單穗總粒數(shù)多10～20粒；耐旱性中等的旱作與水作單穗總粒數(shù)相差不大，耐旱性表現(xiàn)弱的旱作比水作單穗總粒數(shù)低10多粒，其結果還有待進一步研究。

表3 綜合抗旱力分析

2.3 耐旱水稻新品系旱作條件下的農藝性狀及產量

通過耐旱性評價，結合表4中的實際產量結果可以看出，05082單產最高、耐旱性最強，05072，04旱25和04旱26單產較高、耐旱性較強，04旱35最差。進一步說明旱作產量表現(xiàn)好的品種一定是耐旱性強的品種，也就是說綜合抗旱力指數(shù)與產量呈正相關，綜合抗旱力指數(shù)高的品種旱作產量均較高，與前人的研究結論一致[8]。

表4 旱稻新品系旱作條件下的農藝性狀及產量表現(xiàn)

2.4 耐旱水稻新品系的米質

從表 5 可以看出，05078，05082，05 旱 17（糯），05旱 21（糯），05旱 27，05旱 33，晉旱稻1號旱稻新品系主要品質達到國優(yōu)1級標準。05072和05073這2個品系主要品質達到國優(yōu)2級標準。

另外還發(fā)現(xiàn)，旱稻05072，05073和04旱25這3品系分別在旱作和水作不同栽培方式下種植，并分別取米質進行分析，結果表明，同一品種旱作栽培方式下的精米率和整精米率高于水作栽培，且透明度也好于水作栽培，可能是由于這3個旱稻品系在水作栽培條件下容易發(fā)生早衰造成的，還有待于進一步研究。

表5 旱稻新品系的主要品質

3 結論與討論

采用水、旱作交叉選育法進行耐旱水稻品種選育，改變了過去的單一育種生態(tài)條件，創(chuàng)造了育種環(huán)境條件的多樣化，為選育不同生態(tài)型的系列化旱稻品種提供了條件，并有效提高育種效率。本研究從中選育出一批栽培稻耐旱材料，初步建立了旱稻創(chuàng)新核心種質庫。結合高產優(yōu)質要求綜合評估認為，05082，05072，04 旱 25 和04旱26等4個材料為抗旱高產品種。

作物的抗旱性狀是一項復雜的生物性狀，抗旱性鑒定工作難度很大，在育種實踐中很難進行，特別是雜交后代選育中只能憑經驗。作物的抗旱性最重要體現(xiàn)在產量上，產量也是育種過程和生產中最終追求的目標[9]。本研究通過對耐旱水稻品種篩選與評價方法的研究表明，在耐旱、耐鹽堿、耐低溫3個不良環(huán)境多重脅迫條件下，采用田間自然條件下進行苗期及抽穗開花期與對照對比進行鑒定，在室內水分脅迫條件下進行鑒定，同時結合水旱田種植對比分析進行綜合抗旱力鑒定，三者相結合（三步驟）的鑒定方法簡便、直觀、易掌握，便于對大批種質資源的篩選及育種者對品系進行初步選擇。本研究有些分析結論與其他學者的研究結果有差異，可能是由于取材、實驗方法和條件的不同造成的。

旱稻的抗旱性是一個由多種因素相互作用的較為復雜的綜合性狀，目前其鑒定方法和評價指標有多種多樣，例如在自然條件下控制灌水，借以評價品種的抗旱性，該方法受環(huán)境條件影響很大，特別是降水，年際間變幅較大，使每年鑒定結果難以重復，需要進行多年鑒定才能正確評價一個品種的抗旱性。同時所有的方法都受人為觀察因素的影響，觀察的人不同，結果就有一定偏差。另外，對卷葉、抗倒伏、品質、地上與地下部分的關聯(lián)性等能否作為抗旱指標來考慮，也有待進一步深入研究。因而，還需要進一步研究一套更全面、更簡便、更科學、更符合生產實際的綜合評價系統(tǒng)。

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