云南省常規(guī)粳稻品種育種進展及展望

何張偉 宋天慶 趙慧珠 梁 燕 嚴紹萍 楊 民 楊幟輝

（1云南省大理州農(nóng)科院糧食作物研究所，大理 671005；2云南省大理州農(nóng)科院成果轉(zhuǎn)化中心，大理 671005）

水稻是云南省最重要的糧食作物之一，全省常年水稻種植面積為100萬hm2左右，其中種植高原粳稻約53.33萬hm2，約占全省水稻種植面積的53%，粳稻區(qū)主要集中在滇東、滇中、滇西部地區(qū)，是云南省的主要糧食產(chǎn)區(qū)，品種以常規(guī)稻品種為主。2016年全省稻谷每667m2平均產(chǎn)量429.4kg，較1980年的255kg增產(chǎn)174.4kg，增幅68.4%[1-2]，水稻新品種的選育與推廣為單產(chǎn)的不斷提高起到重要的支撐作用。本文通過分析云南省常規(guī)粳稻育種進展情況，總結(jié)育種經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)不足，以期為日后的常規(guī)粳稻育種提供參考借鑒。

1 云南省粳稻稻作區(qū)地理與氣候特征

云南省地處低緯高原，垂直氣候特征明顯，粳稻區(qū)主要集中在海拔1800～2400m的區(qū)域，海拔1500～1800m為秈粳交錯區(qū)[3]。粳稻區(qū)年平均氣溫11～16℃，有效積溫不足，由于海拔較高易受倒春寒和8月低溫影響，因此生產(chǎn)上對水稻品種的早熟、耐寒、抗病、適應(yīng)性等都有較高要求。多年生產(chǎn)實踐表明，外引品種無法適應(yīng)特殊的地理氣候特征，解決后繼品種必須靠自育。

2 云南省粳稻常規(guī)育種研究概況

2.1 稻種資源研究概況 云南是亞洲栽培稻的起源中心之一，據(jù)考古發(fā)現(xiàn)，云南省種植水稻的歷史在4000年以上[4]。“一山分四季，十里不同天”是云南特殊地理氣候環(huán)境的形象表述，多變的地理氣候環(huán)境孕育了豐富的稻種資源。截至2005年，云南省稻種資源累計進入國家種質(zhì)庫6482份（次），入省農(nóng)科院中期庫8000份（次）[4]，品種以南部最多，中部次之，北部較少[5]。

程侃聲是較早開展云南稻種資源研究的學(xué)者之一，提出5級分類系統(tǒng)[6]，其研究指出栽培稻只分秈粳兩亞種，粳亞種下設(shè)爪哇型、光殼稻和普通粳3個生態(tài)群[7]，“程氏性狀指數(shù)法”由于操作簡單快捷在水稻分類上得到了廣泛應(yīng)用。戴陸園等[8]研究發(fā)現(xiàn)云南稻種的耐冷性在類型間差異明顯，粳亞種強于秈亞種，陸稻強于水稻，云南地方品種中耐冷性極強的有昆明“小白谷”、麗江“新團黑谷”等4個品種。品質(zhì)研究中蘇振喜等[9]研究發(fā)現(xiàn)海拔梯度變化對高原粳稻稻米膠稠度、蛋白質(zhì)、堊白率等影響較大，糙米率、粒長、精米率對海拔變化較遲鈍?！捌呶濉?期間開展的云南稻種資源抗白葉枯病鑒定結(jié)果顯示，云南稻種資源白葉枯病抗源頻率由高到低依次為：粳水糯＞粳水粘＞粳陸糯＞秈水糯＞秈陸糯＞粳陸粘＞秈水粘＞秈陸粘[10]。朱振華等[11]研究發(fā)現(xiàn)云南省中北部粳稻的主要性狀與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)序依次為穗實粒數(shù)、有效穗數(shù)、千粒重、全生育期、結(jié)實率、穗總粒數(shù)；何張偉[12]研究發(fā)現(xiàn)在不同海拔條件下高海拔粳稻產(chǎn)量構(gòu)成因素與產(chǎn)量的相關(guān)性存在較大的差異。

在稻種資源利用上，利用云南稻種資源育成的部分粳稻新品種（系）在1999年和2000年分別推廣28.40萬hm2和32.47萬hm2，增產(chǎn)稻谷1.5015億kg和1.8868億kg[13]。此外，云南省自20世紀50年代后期開始引入了一批優(yōu)秀的粳稻種質(zhì)資源，如西南175、臺北8號、科情3號、農(nóng)墾58、轟早生等作為親本選育及派生出滇榆1號、合系41、楚粳28號等推廣應(yīng)用面積較大的品種。

各時期不同學(xué)者就云南稻種資源的分類、耐冷、抗病及農(nóng)藝性狀等方面進行了廣泛深入研究，并取得了許多成果，將稻種資源應(yīng)用于育種實踐中，有效促進了云南省水稻生產(chǎn)發(fā)展。

2.2 常規(guī)粳稻育種進展概況 云南省20世紀50年代幾乎都種植地方品種，60年代早期開始利用由地方品種系選而成的新品種，70年代后期開始利用以地方品種為親本雜交選育新品種[13]。近年來通過省農(nóng)科院及地方各科研院所的共同努力，云南省高原常規(guī)粳稻育種取得了豐碩成果。合系、云粳、楚粳、鳳稻、岫粳、靖粳、麗粳等系列品種的育成和大面積推廣應(yīng)用促進了本省水稻產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

2.2.1 常規(guī)粳稻高產(chǎn)育種進展 滇榆1號是云南省省級審定的第一個常規(guī)粳稻品種，由大理市農(nóng)技站選育，1982年大理市種植4533.33hm2，每667m2平均產(chǎn)量達600kg，最高產(chǎn)量達1014kg[14]，刷新了一季粳稻單產(chǎn)的世界紀錄。此后以滇榆1號作為親本選育和衍生出大量的優(yōu)良品種，由其衍生的合系41號和楚粳27號（超級稻）年推廣面積超過6.67萬hm2[15]。1985-1995年在云南開展的中日合作育種項目中，有16個品種通過省、州品種審定委員會審定[16]，推廣面積達77.35萬hm2，平均增產(chǎn)稻谷59.8kg/667m2[17]，成為云南省粳稻區(qū)的主栽品種；此期間從日本引進的轟早生等品種也成為了云南省粳稻育種的骨干親本，由轟早生衍生的楚粳28號是云南省育成的第2個超級稻品種，年推廣面積超過6.67萬hm2[15]，2010年在彌渡縣實施的百畝方平均產(chǎn)量達1002.1kg/667m2[18]。2016年麗江市永寧鄉(xiāng)高寒稻區(qū)麗粳9號百畝連片示范區(qū)，每667m2平均產(chǎn)量435.1kg，其中高產(chǎn)田塊的產(chǎn)量為607.4kg，創(chuàng)造了2670m高海拔區(qū)域水稻種植最高單產(chǎn)紀錄[19]。同年楚粳37號在彌渡縣、祿豐縣和永仁縣實施百畝示范方，測產(chǎn)結(jié)果每667m2平均產(chǎn)量為995.0kg，最高產(chǎn)量為1022.3kg，成為云南省第3個超級稻品種[20]。2014-2016年云南省審定34個常規(guī)粳稻品種，除去3個陸稻品種，省區(qū)試平均產(chǎn)量達到672.7kg/667m2，與北方粳稻區(qū)區(qū)試產(chǎn)量674kg/667m2較為接近[21]。

2.2.2 育成品種主要品質(zhì)指標分析 2014-2016年云南省審定的34個常規(guī)粳稻品種有5個品種達到國標2級，占育成品種的20.8%，沒有達到國標1級的品種。將近年審定品種主要品質(zhì)指標平均值（表1）與優(yōu)質(zhì)稻谷國標GB/T17891-1999進行比較發(fā)現(xiàn)，出糙率、整精米率、直鏈淀粉和膠稠度均能滿足國標優(yōu)質(zhì)稻1～2級的要求，而堊白度（3.6%）超過國標2級小于3%的要求，堊白粒率（40.3%）遠超過國標2級小于20%的要求，堊白粒率較高造成外觀品質(zhì)較差，同時也影響了食味品質(zhì)。但是在各指標的變異系數(shù)中堊白粒率和堊白度均較大，分別為45.56%和57.84%，說明品種間的差異較大，因此通過品種改良是可以有效降低堊白粒率和堊白度的。在今后的常規(guī)粳稻品種選育中要注重外觀品質(zhì)性狀，特別是堊白粒率和堊白度指標的篩選。

表1 2014-2016年云南省審定常規(guī)粳稻品種主要品質(zhì)指標

2.2.3 育成品種抗病性 對2014-2016年云南省審定的常規(guī)粳稻品種稻瘟病及白葉枯病進行分析，34個品種稻瘟病綜合抗性指數(shù)平均值為6.5級，其中3～5級抗和中抗品種有3個占8.8%，6～7級中感品種有31個占91.2%，育成品種稻瘟病抗性整體較差。白葉枯病綜合抗性指數(shù)平均值為4.6級，其中3～5級抗和中抗品種有27個占79.4%，6～7級中感品種有6個占17.6%，9級高感品種1個占2.9%，育成品種白葉枯病抗性較稻瘟病抗性好，但是品種從抗病到高感均有分布。因此在常規(guī)粳稻新品種選育中需加強稻瘟病及白葉枯病的抗性篩選。

2.2.4 常規(guī)粳稻育種主體 20世紀80年代以來云南省高原常規(guī)粳稻育種工作取得了豐碩成果，通過查閱國家水稻數(shù)據(jù)中心網(wǎng)站，截至2016年云南省通過省級審定的品種達389個，其中常規(guī)粳稻品種審定170個，占審定品種的43.7%，云南省常規(guī)粳稻育種主體以科研院所為主，除4個品種由種子企業(yè)育成外，其余97.6%的品種均由省農(nóng)科院及州市科研院所等單位育成。由表2可知，省農(nóng)科院育成品種最多，共審定52個省級審定品種，占審定品種的30.59%；其次是楚雄州農(nóng)科所審定34個，占審定品種的20%，大理州農(nóng)科院育成18個品種，占審定品種的10.59%，曲靖市農(nóng)科院育成14個品種，占審定品種的8.24%，其他單位育成48個，占28.24%。以上數(shù)據(jù)反映出常規(guī)粳稻品種育成單位以省農(nóng)科院、楚雄州農(nóng)科所、大理州農(nóng)科院等單位較多，而企業(yè)由于受育種能力不高及常規(guī)粳稻品種市場效益較低的影響，育成品種較少，需加大常規(guī)粳稻選育扶持力度和進一步提升種子企業(yè)育種水平。

2.2.5 品種權(quán)申報 在農(nóng)業(yè)部植物新品種權(quán)保護辦公室網(wǎng)站進行查詢，結(jié)果顯示1999-2016年云南省新品種權(quán)申請616件，其中水稻129件，占20.9%，是申請新品種權(quán)最多的作物。近年來云南省新品種權(quán)申請數(shù)量不斷增加，然而較全國還處于較低水平，2016年全國水稻新品種權(quán)申請502件，而云南省只有5件，僅占1%。積極申報新品種權(quán)對知識產(chǎn)權(quán)保護，贏得主動權(quán)，促進新品種成果轉(zhuǎn)化具有重要意義，常規(guī)稻品種由于品種資源難以控制，因此加強知識產(chǎn)權(quán)保護顯得更加重要，對育成品種品種權(quán)申請需進一步重視。

3 云南省常規(guī)粳稻育種研究展望

品種是最好的農(nóng)業(yè)科技載體，通過新品種的不斷推廣應(yīng)用云南省水稻產(chǎn)量持續(xù)提升，實現(xiàn)了云南稻米供應(yīng)由大量調(diào)入到以自給為主，有效保障了糧食安全。但是常規(guī)粳稻育種科研上還存在一些不足，如常規(guī)粳稻品種品質(zhì)不高、優(yōu)質(zhì)品種較少，利用有限的親本而造成遺傳基礎(chǔ)狹窄，75 %的粳稻品種來自西南175、科情3號、黎明、轟早生及城堡1號[22]，品種抗病性不高等，因此需在種質(zhì)、產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性等方面加強研究和改良。

3.1 加強稻種資源的研究及開發(fā)利用 經(jīng)過不懈努力，我國水稻育種能力達到國際領(lǐng)先水平，而每次的技術(shù)飛躍都與突破性的種質(zhì)資源利用相關(guān)。如始于20世紀50年代中期的矮化育種的成功取決于矮子占、矮腳南特等資源的發(fā)現(xiàn)與利用；70年代野敗的發(fā)現(xiàn)實現(xiàn)了雜交水稻的三系配套，光溫敏不育系的應(yīng)用開啟了兩系法雜交育種；從日本、中國臺灣等地引進的種質(zhì)資源對云南常規(guī)粳稻品種的株型、熟期、產(chǎn)量等性狀的改良起到了積極作用；然而過度依賴有限的資源也造成了品種的遺傳狹窄，想要使育種取得新的突破就必須加強水稻種質(zhì)資源的研究和利用。云南作為水稻的遺傳多樣性中心，擁有得天獨厚的優(yōu)勢，具有巨大的開發(fā)潛力。地方品種由于經(jīng)過長期的自然選擇，對環(huán)境具有很好的適應(yīng)性，抗病性很強，一些品種品質(zhì)很好，可作為改良水稻品種適應(yīng)性、抗病性及品質(zhì)的重要資源。

3.2 繼續(xù)提高品種產(chǎn)量水平 2016年云南省人均擁有稻谷140.8kg，折算為稻米大約人均98.6kg，不能滿足基本口糧需求；另外隨著城鎮(zhèn)化的推進及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，稻谷種植面積仍將呈下降態(tài)勢，而人口增加，稻米需求將不斷增加，因此通過選育和推廣高產(chǎn)水稻品種不斷提高單產(chǎn)水平，仍將是保障糧食安全的最有效途徑。

3.3 注重品質(zhì)育種提升品種檔次 近年來我國糧食持續(xù)增收，糧食安全得到有效保障。但是供給與需求間仍存在較大矛盾，糧食庫存不斷增加，2015-2016年度我國稻谷庫存達4560萬t[23]，與此同時稻谷進口量也迅速增加，2014年我國累計進口大米255.7萬t[24]，其原因除政策及成本因素外，主要是由缺乏優(yōu)質(zhì)高端及特殊功能稻米品種造成。在推進農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和提質(zhì)增效的背景下，改良稻米品質(zhì)提升品種檔次是解決種稻效益低及市場供需矛盾的有效途徑，因此提高稻米品質(zhì)可促進水稻產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，增加農(nóng)民收入。分析發(fā)現(xiàn)云南省常規(guī)粳稻品種堊白粒率和堊白度較大，外觀品質(zhì)較差，造成市場競爭力下降，在品質(zhì)育種中要作為重點改良性狀。

3.4 提高品種抗病性 只有具有高抗病性的品種才能實現(xiàn)大面積推廣和擁有較長的壽命期。截至2016年云南省通過省級審定的品種多達389個，然而推廣面積達到或超過6.67萬hm2的品種屈指可數(shù)，除與品種適應(yīng)性有關(guān)外，多由品種大面積推廣后易引起病害暴發(fā)造成。近年來云南省選育的常規(guī)粳稻品種抗性鑒定結(jié)果顯示，稻瘟病和白葉枯抗性普遍較差，多為中感品種，因此在以后的品種選育中應(yīng)進一步重視抗性篩選，特別注重品種稻瘟病抗性水平的提升。