超級稻育種的理論與實踐

費震江，董華林，武曉智，周鵬

摘要：回顧了國內外超級稻育種的歷史，介紹了中國超級稻育種的理論與實踐。水稻產量的高低是由其“庫”、“源”、“流”決定的，以大幅提高單產為主要目標的中國超級稻育種采取“理想株型塑造與亞種間雜種優(yōu)勢利用相結合”的技術路線，將形態(tài)改良與生理機能改進、增加生物產量與優(yōu)化產量結構相結合，以達到“庫”大、“源”足、“流”暢的目的。中國超級稻育種取得了巨大成就，據(jù)不完全統(tǒng)計，2005-2014年被農業(yè)部確認的超級稻示范推廣品種達到135個。提出了將超級稻育種研究引向基因層面應作為今后研究工作重點的觀點。

關鍵詞：超級稻;育種;理論;實踐

中圖分類號：S511;S334 ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ?文章編號：0439-8114（2014）23-5633-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2014.23.004

Theories and Practices of Breeding Super Rice in China

中國是一個人口大國，水稻是我國最重要的糧食作物，常年播種面積約占糧食總面積的30%，總產約占糧食總產的40%，全國有60%以上的人口以稻米為主食。依靠科技進步提高水稻生產能力是我國保持水稻生產可持續(xù)發(fā)展的根本保證和必然選擇。我國水稻育種研究取得了兩次大的突破，第一次是20世紀50年代后期的水稻矮化育種，使水稻單產提高了20%～30%;第二次是20世紀70年代的雜交水稻育種，使水稻單產提高了20%左右。20世紀90年代立項的超級稻育種孕育著水稻育種研究的第三次突破。

1 ?超級稻育種的歷史回顧

超級稻從狹義上來說，是指在抗性和米質與對照品種相仿的基礎上，產量有大幅度提高的新型水稻;從廣義上來說，是指在各個主要性狀方面如產量、米質、抗性等均顯著超過對照品種的新型水稻。

1.1 ?日本超級稻育種

超級稻育種計劃也稱為水稻超高產育種計劃，最早由日本提出。1981年日本農林水產省組織全國主要水稻研究機構，開始實施歷時15年的大型合作研究項目“超高產作物開發(fā)及栽培技術的確立”，即“水稻超高產育種計劃”，簡稱“逆7.5.3計劃”。該計劃分3個階段實施：即1981-1983年為第一階段，期望育成比對照品種秋光增產10%的新品種;1984-1988年為第二階段，育成比對照品種增產30%的新品種;1989-1995年為第三階段，育成比對照品種增產50%的新品種[1]。至1993年，共育成7個新品種經日本農林水產省審定命名。但由于米質和適應性不理想等原因，未能大面積推廣應用[2]。

1.2 ?國際水稻研究所超級稻育種

1989年國際水稻研究所啟動了旨在大幅提高產量潛力的“新株型育種”項目。該項目的目標是到2005年育成的“新株型稻”產量潛力達到13～15 t/hm2，較當時推廣品種增產20%～30%。1994年國際水稻研究所在國際農業(yè)研究磋商小組召開的會議上，通報了該所育成的“新株型稻”，其產量潛力在熱帶旱季小區(qū)試驗中可望達到12.5 t/hm2[2]，但因結實率低、飽滿度差、感病蟲害、品質不佳等缺點，也沒有推廣應用。國際水稻研究所育成的新株型稻，新聞媒體用“超級稻”一詞進行宣傳報道，超級稻因此而得名。

1.3 ?中國超級稻育種

1996年我國農業(yè)部組織實施“中國超級稻育種及栽培技術體系研究”重大科技計劃，制訂了產量指標：1996-2000年，常規(guī)早秈稻為9.00 t/hm2，南方常規(guī)單季稻為9.75 t/hm2，北方常規(guī)單季稻為10.50 t/hm2;雜交早秈稻為9.75 t/hm2，雜交單季稻為10.50 t/hm2，雜交晚稻為9.75 t/hm2。2001-2005年，常規(guī)早秈稻為10.50 t/hm2，南方常規(guī)單季稻為11.25 t/hm2，北方常規(guī)單季稻為12.00 t/hm2;雜交早秈稻為11.25 t/hm2，雜交單季稻為12.00 t/hm2，雜交晚稻為11.25 t/hm2（均為連續(xù)兩年在本生態(tài)區(qū)2個示范點，每點6.67 hm2面積上的平均產量。下同）。除產量指標外，還要求北方粳稻和南方秈稻米質分別達到部頒一、二級優(yōu)質米標準，并抗當?shù)?～2種主要病蟲害。針對早秈稻和連作晚稻因生育期限制，原標準中產量指標過高的狀況，農業(yè)部組織專家進行反復論證，2005年3月提出修訂后的早秈稻和連作晚稻產量指標分別為9.3 t/hm2和10.2 t/hm2，同時適時提出開展單產13.5 t/hm2的新的一季超級稻品種選育的探索研究[2]。2005年9月，農業(yè)部頒布《超級稻品種確認辦法（試行）》，規(guī)定要冠以“超級稻”稱呼需要農業(yè)主管部門的嚴格審核和確認[3]。2008年農業(yè)部修訂《超級稻確認辦法》，規(guī)定產量指標：長江流域早熟早稻為8.25 t/hm2、中遲熟早稻為9.00 t/hm2，長江流域中熟晚稻和華南感光型晚稻為9.90 t/hm2，華南早晚兼用稻、長江流域遲熟晚稻和東北早熟粳稻為10.80 t/hm2，長江流域一季稻和東北中熟粳稻為11.70 t/hm2，長江上游遲熟一季稻和東北遲熟粳稻為12.75 t/hm2。除產量指標外，對生育期、品質、抗性和生產應用面積也有明確規(guī)定。

1998年超級稻育種被列入國家“863”計劃。2004年9月，華中農業(yè)大學張啟發(fā)提出了“綠色水稻”的概念，“十一五”期間，國家“863”計劃現(xiàn)代農業(yè)技術領域的重點項目“綠色超級稻新品種培育”于2010年批準立項。該項目的基本目標是：在不斷提高產量、改良品質的基礎上，力爭生產中做到基本不打農藥，少施化肥并能節(jié)水抗旱。綠色超級稻的構想賦予了超級稻新的內涵。