淺析我國水稻育種的發(fā)展趨勢

于洪蘭，肖艷云，魏立軍，謝輝，曲麗君，華澤田，關(guān)峰，東麗，蔡卓，王成

（1.天津天隆種業(yè)科技有限公司，國家粳稻工程技術(shù)研究中心，天津300457；

2.天津市原種場，天津 301505；

3.吉林省東遼縣白泉農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，吉林 東遼 136600）

淺析我國水稻育種的發(fā)展趨勢

于洪蘭1，肖艷云1，魏立軍2，謝輝1，曲麗君1，華澤田1，關(guān)峰1，東麗1，蔡卓1，王成3

（1.天津天隆種業(yè)科技有限公司，國家粳稻工程技術(shù)研究中心，天津300457；

2.天津市原種場，天津 301505；

3.吉林省東遼縣白泉農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，吉林 東遼 136600）

該文結(jié)合國內(nèi)外水稻育種的現(xiàn)狀，簡要分析了我國水稻育種的發(fā)展趨勢，提出適應(yīng)未來5—10年產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求及符合消費市場稻米品質(zhì)高端化發(fā)展，并對滿足現(xiàn)代種業(yè)發(fā)展對科研組織模式、機(jī)制改革及相關(guān)政策的需求進(jìn)行介紹。

水稻；育種；趨勢

水稻是世界上主要的糧食作物，世界上一半人口以稻米為主食，特別是亞洲90%以上人口以稻米為主食。隨著世界人口的持續(xù)增加，未來對稻米的需求還將持續(xù)增長，因此糧食安全成為全球的一個重大問題，各產(chǎn)稻國都非常重視水稻生產(chǎn)，重視水稻新品種選育來提高稻米產(chǎn)量和品質(zhì)，確保世界糧食安全。

1 國外水稻育種現(xiàn)狀

1.1 雜交水稻育種技術(shù)廣泛采用，尤其是分子育種技術(shù)被重點應(yīng)用

雜交水稻育種技術(shù)是FAO推薦的世界水稻增產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)，目前我國雜交水稻已經(jīng)在世界上20多個國家示范推廣，并在世界許多國家都已經(jīng)進(jìn)入了商業(yè)發(fā)展階段，特別是在美國、印度、越南、菲律賓、印度尼西亞以及非洲國家。雜交水稻種植面積在持續(xù)上升，亞洲、美洲和非洲有40多個國家引種、研究和推廣，面積達(dá)300多萬公頃。菲律賓、印尼、印度、越南等稻米主食國家、非主糧區(qū)的地中海地區(qū)和美國等都非常重視糧食安全，紛紛將發(fā)展戰(zhàn)略重點轉(zhuǎn)移到自主發(fā)展雜交水稻良種上來，重點培育本土化雜交水稻三系配套、重視兩系雜交水稻良種的突破和發(fā)展。

1.2 實施多樣化育種計劃初現(xiàn)成效

目前世界已有多個國家、國際組織和企業(yè)根據(jù)不同氣候和品種的特點，培育出一批育種目標(biāo)針對性強(qiáng)的水稻新品種。如IRRI近年來通過輪回選擇、分子標(biāo)記輔助育種等技術(shù)創(chuàng)新，育成了多個新IR系列品種，新品種產(chǎn)量比目前種植的大多數(shù)高產(chǎn)水稻高出25%之多、生長期大大縮短，熱帶適應(yīng)性和抗病能力較好[3]。美國農(nóng)業(yè)部水稻育種在注重產(chǎn)量提高的同時，特別注重商品性，注重機(jī)械化和抗除草劑品種選育，目前選育推廣的主要品種有長粒型常規(guī)稻品種Cypress、Wells、Francis，抗除草劑（Clerar field）水稻品種CL111、CL151、等，雜交稻以美國RICETEC公司選育的CLXL729、CLXL745等3個品種為主。日本選育的品種目標(biāo)多元，包括一般食用品種、飼料稻品種、特殊加工用品種、觀賞稻、造酒用品種等多種類型。泰國、巴基斯坦等在培育優(yōu)質(zhì)稻米的同時比較注重香味，其優(yōu)質(zhì)香米品種KDML105、Basmati等育成并推廣幾十年，是世界重要的優(yōu)質(zhì)香味出口國。

1.3 水稻育種材料的創(chuàng)新

各國不斷進(jìn)行水稻育種資源的創(chuàng)新，如IRRI在回交和分子標(biāo)記輔助選擇已經(jīng)取得了一定的成績，獲得聚合了抗白葉枯病基因Xa4、Xa5、Xa13和Xa21的近等基因系，直接或間接應(yīng)用這些抗白葉枯病聚合材料育成的水稻品種，已在東南亞國家示范推廣。韓國偏重于抗病蟲基因的研究。

1.4 新育種體系構(gòu)建和知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)已成為生產(chǎn)力

國外育種主要由公益科研機(jī)構(gòu)和大型跨國種業(yè)公司完成。美國、日本等發(fā)達(dá)國家對水稻育種基礎(chǔ)性、公益性科研機(jī)構(gòu)投入巨大，以做好育種技術(shù)和材料儲備，同時執(zhí)行國際植物新品種保護(hù)公約1991年文本，如美國的育種資源公開后，被其他人利用改造一次后，原培育者可以享有50%的權(quán)益，再改造一次后繼續(xù)折半，較好地保護(hù)了育種者權(quán)益。商業(yè)化育種則主要由大型跨國種業(yè)公司完成，執(zhí)行以企業(yè)為主導(dǎo)、育繁推一體的商業(yè)化育種模式，其基本特征是市場化導(dǎo)向、規(guī)?；芯?、專業(yè)化分工、集約化運行，使新品種的選育、繁殖、推廣環(huán)環(huán)相扣，既符合種業(yè)的客觀規(guī)律，又與市場經(jīng)濟(jì)相適應(yīng)，使前期研發(fā)與后期推廣相互促進(jìn)、共同提高，形成了高投入、高產(chǎn)出、高回報的良性循環(huán)。

2 國內(nèi)水稻育種現(xiàn)狀

2.1 育種技術(shù)創(chuàng)新保持國際領(lǐng)先水平

我國20世紀(jì)60年代矮化育種和70年代的雜交水稻實現(xiàn)了上兩大技術(shù)突破，每次都使水稻單位面積產(chǎn)量提高20%以上。目前水稻育種技術(shù)以雜交育種、誘變育種（含航天育種）、花培育種、雜種優(yōu)勢利用及多種技術(shù)并存，分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)等生物技術(shù)在育種上利用已日趨實用化，成為定向培育優(yōu)良水稻新品種的重要手段，功能基因組研究成果將越來越多地應(yīng)用到水稻育種中。

2.1.1 技術(shù)創(chuàng)新。以分子標(biāo)記輔助選擇、轉(zhuǎn)基因技術(shù)為代表的分子育種技術(shù)已成為水稻育種發(fā)展的重要方向；超級稻育種技術(shù)是解決糧食安全的重要途徑，理想株型塑造與雜種優(yōu)勢利用相結(jié)合是超級稻育種技術(shù)的技術(shù)路線；雜種優(yōu)勢利用仍然是高產(chǎn)育種的重要途徑，我國是世界上最早在生產(chǎn)上大面積成功實現(xiàn)水稻雜種優(yōu)勢利用的國家，目前在該領(lǐng)域的研究仍遙居國際領(lǐng)先地位；機(jī)械化制種技術(shù)為水稻產(chǎn)量提高做出重要貢獻(xiàn)，實現(xiàn)水稻生產(chǎn)的全程機(jī)械化、輕簡化，降低生產(chǎn)成本，提高水稻種植的經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)而保證水稻種植面積，保障稻谷產(chǎn)量；核心關(guān)鍵技術(shù)突破將為水稻產(chǎn)業(yè)帶來新的動力，現(xiàn)代種業(yè)創(chuàng)新技術(shù)手段的發(fā)展日新月異，我國在該領(lǐng)域基礎(chǔ)薄弱。因此，要有效解決目前制約水稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展的問題，必須突破一批核心關(guān)鍵技術(shù)，比如高通量分子測試技術(shù)、雙單倍體技術(shù)、隱性雄性核不育制種技術(shù)、全程機(jī)械化制種技術(shù)以及種子加工技術(shù)等。

2.1.2 育種研究的主要范疇。（1）水稻重金屬積累的功能基因組和分子基礎(chǔ)研究。結(jié)合國內(nèi)外水稻重金屬（鎘、鉛、砷等）積累研究的最新進(jìn)展，以我國重金屬低積累水稻生產(chǎn)的重大需求為導(dǎo)向，以功能基因組研究為主要手段，開展水稻重金屬分子基礎(chǔ)的研究。（2）水稻主要病蟲害的功能基因組和分子基礎(chǔ)研究。稻瘟病、白枯病、稻曲病、稻飛虱、螟蟲等是長江中下游水稻主要病蟲害，并且呈現(xiàn)逐年加重的趨勢。結(jié)合國內(nèi)外水稻主要病蟲害的抗性遺傳研究最新進(jìn)展，以我國抗病蟲穩(wěn)產(chǎn)水稻生產(chǎn)的重大需求為導(dǎo)向，以功能基因組研究為主要手段，開展水稻抗病蟲分子基礎(chǔ)的研究。（3）水稻抗逆性的功能基因組和分子基礎(chǔ)研究。在全球氣候變暖的大背景下，極端災(zāi)害性天氣頻發(fā)，如極端高溫、極端低溫、極端干旱、極端降水等。以我國抗逆性穩(wěn)產(chǎn)水稻生產(chǎn)的重大需求為導(dǎo)向，以功能基因組研究為主要手段，開展水稻抗逆性分子基礎(chǔ)的研究。（4）水稻雜種優(yōu)勢群劃分與優(yōu)勢群利用研究。

2.2 以提高產(chǎn)量為基礎(chǔ)，兼顧優(yōu)質(zhì)和抗性，注重生態(tài)型新品種選育是我國水稻未來的發(fā)展趨勢

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活質(zhì)量的進(jìn)一步提升，對稻米品質(zhì)的要求越來越高，水稻新品種選育目標(biāo)從原來的超高產(chǎn)轉(zhuǎn)向多元化，近年來育種家提出：“優(yōu)質(zhì)與超高產(chǎn)相結(jié)合為主、積極開展功能性稻米新品種選育、注重選育生態(tài)型新品種”的品種選育重點，為水稻育種提供了方向。因此，選育適宜機(jī)械化栽培措施的生態(tài)型品種、功能類型水稻品種、節(jié)約型品種是粳稻育種未來發(fā)展趨勢。

2.2.1 適宜機(jī)械化栽培措施的生態(tài)型品種是未來發(fā)展的重點任務(wù)。近年來，隨著水稻種植向規(guī)?；较虬l(fā)展，以及人們更加重視環(huán)境保護(hù)及稻米衛(wèi)生品質(zhì)，加之農(nóng)村勞動力缺乏，因此，高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗、適應(yīng)機(jī)械化栽培措施的生態(tài)型品種將是未來發(fā)展的重點任務(wù)。

2.2.2 優(yōu)質(zhì)及功能類型水稻品種是高端稻米市場新品種需求的動力。隨著水稻種植向規(guī)?；较虬l(fā)展，人們更加重視稻米的品質(zhì)及功能性，提高稻米品質(zhì)，滿足我國高端稻米市場的需求，不同類型的水稻新品種開發(fā)，更有利于實現(xiàn)稻米增值和水稻產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2.2.3 種質(zhì)資源創(chuàng)新能力及手段成為制約育種創(chuàng)新的核心。全國范圍來看，現(xiàn)有種質(zhì)資源的研究、鑒定以及針對種質(zhì)資源開展的實質(zhì)性創(chuàng)新嚴(yán)重不足，是導(dǎo)致我國水稻育種創(chuàng)新進(jìn)展緩慢的核心因素；亟需開展針對種質(zhì)資源的大規(guī)模表型鑒定和優(yōu)勢類群劃分，建立水稻大規(guī)模表型數(shù)據(jù)庫，開展優(yōu)異種質(zhì)資源、基因資源深度挖掘，打破優(yōu)異性狀基因與不良性狀基因的連鎖，實現(xiàn)優(yōu)異性狀有效聚合；并以市場亟需性狀為目標(biāo)，通過雜交改良、系統(tǒng)選擇、物理化學(xué)誘變、DH（雙單倍體）群體構(gòu)建等，輔之以分子標(biāo)記技術(shù)，大規(guī)模創(chuàng)造具有特異性狀的種質(zhì)資源，為品種選育提供堅實的遺傳基礎(chǔ)。

2.3 重視具有重大應(yīng)用前景的育種材料創(chuàng)制，是保障種質(zhì)資源多樣性的有效途徑

我國對各類水稻資源進(jìn)行農(nóng)藝性狀、稻米品質(zhì)、抗病蟲性以及其他特性等方面的鑒定評價，為育種計劃提供了大量豐富多樣的種質(zhì)資源，對改良一些單基因遺傳的性狀作用顯著。未來我國將把生物技術(shù)、細(xì)胞工程和基因工程技術(shù)全面應(yīng)用于種質(zhì)資源創(chuàng)新中，重視具有重大應(yīng)用前景的育種材料創(chuàng)制，為保障種質(zhì)資源多樣性和加速種質(zhì)資源創(chuàng)新速度和準(zhǔn)確性提供基礎(chǔ)。

3 水稻育種的發(fā)展方向展望

3.1 適應(yīng)未來5—10年產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求

3.1.1 適應(yīng)生產(chǎn)方式變革和新環(huán)境條件的多樣化新

品種培育。新的生產(chǎn)方式和環(huán)境條件對水稻品種特性提出了新要求，除了繼續(xù)保持高產(chǎn)這一永恒的育種目標(biāo)，急需實施與生產(chǎn)方式變革相適應(yīng)的新的育種革命。

3.1.2 適合全程機(jī)械化種植、適合機(jī)械化制種的高產(chǎn)水稻新品種。隨著勞動力不斷向城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移和勞動力成本逐年上漲，不論是生產(chǎn)集約化的東北稻區(qū)還是分布相對分散的西南稻區(qū)，規(guī)?；腿虣C(jī)械化將是水稻生產(chǎn)和種子生產(chǎn)的主要方式。

3.1.3 適宜直播栽培模式。直播栽培已逐漸成為部分稻區(qū)，特別是人少地多地區(qū)稻作生產(chǎn)的重要種植方式，培育耐除草劑、低溫發(fā)芽、發(fā)芽勢強(qiáng)、耐淹等適合直播的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高多抗新品種已成為迫切需求。

3.1.4 病蟲害抗性好的新品種。由于全球氣候變化引起極端氣候增加、病蟲害頻發(fā)，抗性已成為水稻育種的重要目標(biāo)。

3.1.5 超級稻新品種。面對糧食消費需求剛性增長、耕地面積持續(xù)減少，供需矛盾區(qū)域性突出，為實現(xiàn)“飯碗里裝自己的口糧”這一基本要求和新增糧食5億kg的任務(wù)，超高產(chǎn)育種依然是首要任務(wù)。

3.1.6 耐受極端環(huán)境品種和低重金屬積累的綠色品種。①抗寒耐熱型品種：從地域來看，整體培育北方耐寒、南方耐熱的品種；從生長發(fā)育階段來看，需要培育苗期耐受低溫，抽穗揚(yáng)花期耐受高溫和灌漿期耐受后期低溫的品種。②節(jié)水抗旱型品種：不論基于內(nèi)陸地區(qū)干旱的自然條件還是處于對水資源的保護(hù)，節(jié)水抗旱型品種是環(huán)境友好型農(nóng)業(yè)發(fā)展的需求。③耐鹽堿品種：針對我國東部、南部沿海鹽堿和內(nèi)陸鹽堿地區(qū)，培育耐鹽堿品種，提高土地利用率。④低重金屬積累品種：據(jù)統(tǒng)計，我國僅重金屬鎘污染農(nóng)田面積就達(dá)8 000萬畝，已嚴(yán)重到影響稻米產(chǎn)品質(zhì)量安全。選育對重金屬積累低的品種，保護(hù)食品安全。

3.1.7 加強(qiáng)選育氮磷等資源高效利用新品種選育。長期以來大量施用化學(xué)氮肥是穩(wěn)定及提高我國水稻產(chǎn)量的重要措施，然而由于氮、磷、鉀等化學(xué)肥料的大量施用，土壤有機(jī)質(zhì)含量降低，持續(xù)高產(chǎn)生產(chǎn)能力受到影響。為節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，加快氮磷高效等種質(zhì)的創(chuàng)新和新品種選育。

3.2 符合消費市場稻米品質(zhì)高端化發(fā)展

3.3 滿足現(xiàn)代種業(yè)發(fā)展對科研組織模式、機(jī)制改革及相關(guān)政策的需求

3.3.1 加強(qiáng)研究投入，保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)。種質(zhì)資源是育種的物質(zhì)基礎(chǔ)，任何一次品種創(chuàng)新都離不開資源和育種技術(shù)的創(chuàng)新，應(yīng)加強(qiáng)財政支持力度。加強(qiáng)新品種的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)意識，提高育種科技人員積極性，讓育種人才、技術(shù)和資源按照市場化配置有序流動。

3.3.2 建立有序的市場決定項目創(chuàng)新機(jī)制。國家在提倡建立以企業(yè)為主體的商業(yè)化育種技術(shù)體系時，應(yīng)建立主要由市場配置來決定科研項目的立項、實施和評價的新機(jī)制。財政科技投入可由事前投入擴(kuò)展為事中和事后補(bǔ)助，提高財政資金資源配置效率。

3.3.3 加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作。支持種子企業(yè)與科研院所、高等院校聯(lián)合組建技術(shù)研發(fā)平臺和產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，促使科研院所和高等院校的種質(zhì)資源、科研人才等要素向種子企業(yè)流動，逐步形成企業(yè)為主體、市場為導(dǎo)向、資本為紐帶的利益共享、風(fēng)險共擔(dān)的種業(yè)科技創(chuàng)新模式，促使科研成果在企業(yè)平臺實現(xiàn)快速產(chǎn)業(yè)化。

3.3.4 建立商業(yè)化育種新機(jī)制，強(qiáng)化企業(yè)在種業(yè)發(fā)展中的主體地位。按照“育繁推一體化”的發(fā)展要求，重點支持具有育種能力、市場占有率較高、經(jīng)營規(guī)模較大的“育繁推一體化”種子企業(yè)，引導(dǎo)和支持中小企業(yè)兼并重組，吸引社會資本和優(yōu)秀人才流入企業(yè)，努力構(gòu)建發(fā)展所需的品種資源、人力資源、物力資源以及營銷服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，打造一批育種能力強(qiáng)、生產(chǎn)加工技術(shù)先進(jìn)、市場營銷網(wǎng)絡(luò)健全、技術(shù)服務(wù)到位、具有國際競爭力的“育繁推一體化”現(xiàn)代農(nóng)作物種業(yè)集團(tuán)，逐步建立以企業(yè)為主體的商業(yè)化育種新機(jī)制，加快培育一批具有重大應(yīng)用前景和自主知識產(chǎn)權(quán)的突破性優(yōu)良品種。

3.3.5 增加一線科研人員的收入，改善生活水平。創(chuàng)立一線科研人員激勵機(jī)制，激發(fā)其創(chuàng)新熱情，多出成果，快出成果，出大成果。對于品種育成者實行重獎，或等額匹配國家、?。ú浚┘壀劷穑瑖覍τ谥卮罂萍汲晒o予適當(dāng)補(bǔ)助。科研人員可以利用自已的職務(wù)性成果到種業(yè)入股增加個人收入或一次性有償轉(zhuǎn)讓。

3.3.6 加強(qiáng)種業(yè)人才的引進(jìn)和培養(yǎng)。重視創(chuàng)新型種業(yè)科技人才隊伍建設(shè)，加快高等院校農(nóng)作物種業(yè)相關(guān)學(xué)科建設(shè)，加強(qiáng)種業(yè)專業(yè)技能人才培養(yǎng)，提升專業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。充分利用高等院校的資源，增強(qiáng)繼續(xù)教育和種業(yè)從業(yè)人員培訓(xùn)的能力，培養(yǎng)一批高素質(zhì)種業(yè)科研、生產(chǎn)、營銷服務(wù)和管理人才，形成各類人才銜接有序、梯次配備的人才隊伍結(jié)構(gòu)。制定出臺優(yōu)惠政策鼓勵種業(yè)人才流向種子企業(yè)科研生產(chǎn)第一線。

3.3.7 優(yōu)化創(chuàng)新環(huán)境。加強(qiáng)種子法律法規(guī)體系建設(shè)，完善種業(yè)相關(guān)政策法規(guī)，加大植物新品種保護(hù)力度，加強(qiáng)普法宣傳。對開展品種創(chuàng)新的企業(yè)實施稅收優(yōu)惠政策，扶持企業(yè)通過品種產(chǎn)業(yè)化實現(xiàn)自我發(fā)展。完善鼓勵產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新以及科技成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化政策。引導(dǎo)企業(yè)通過品種權(quán)轉(zhuǎn)讓、許可、質(zhì)押等途徑實現(xiàn)農(nóng)作物新品種的市場價值。

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（責(zé)任編輯 戚佳妮）

Analysis on Current Status and Prospect of the Rice Development Breeding in China

YU Hong-lanet al.(Tianjin Tianlong Agricultural Science and Technology Co.,Ltd,Tianjin,300457)

Combined with the current status of domestic and foreign rice breeding,the development trend of rice breeding in China was briefly analyzed.The needs of industry development in the future 5—10 years and the rice quality development of high-end consumer market were proposed.The demand of the development of modern seed industry research organization model,mechanism reform and related policies were introduced.

Rice;Breeding;Development

S511

A

2095-0896（2014）08-055-04

國家863計劃“強(qiáng)優(yōu)勢粳稻雜交種的創(chuàng)制與應(yīng)用”（2011AA10A101）。

于洪蘭（1982-），女，遼寧蓋縣人，農(nóng)藝師，從事水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)育種研究。

2014-07-05