黑龍江省近10 年審定粳稻品種現(xiàn)狀與育種思路分析

劉寶海 高世偉 常匯琳 聶守軍 劉 晴 劉宇強(qiáng) 郭海英

（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院綏化分院，綏化 152052）

水稻是我國(guó)第一大口糧作物，作為全國(guó)最大、最重要的粳稻主產(chǎn)區(qū)，黑龍江省粳稻產(chǎn)量占全國(guó)50%以上，在糧食生產(chǎn)和保障國(guó)家糧食安全方面起到了舉足輕重的作用，具有重要的戰(zhàn)略地位[1]。水稻新品種選育和應(yīng)用對(duì)黑龍江省水稻單產(chǎn)提高、品質(zhì)改善、總產(chǎn)持續(xù)增加和綜合生產(chǎn)能力穩(wěn)定提升作出了突出貢獻(xiàn)[2]。為推動(dòng)黑龍江省水稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展，通過對(duì)黑龍江省2009-2018 年審定通過的187 個(gè)粳稻品種現(xiàn)狀進(jìn)行分析，旨在梳理品種選育存在的問題，并提出水稻育種思路，以期為今后黑龍江水稻新品種選育和應(yīng)用提供參考。

1 審定品種現(xiàn)狀

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2009-2018 年通過黑龍江省審定水稻品種共207 個(gè)，其中常規(guī)稻205 個(gè)，雜交稻2 個(gè)。根據(jù)品種特性，常規(guī)稻可劃分為常規(guī)粳稻（以下簡(jiǎn)稱粳稻）、粳型糯稻（以下簡(jiǎn)稱糯稻）和粳型軟米稻（以下簡(jiǎn)稱軟米稻）。

1.1 品種選育情況分析近10 年審定粳稻、糯稻和軟米稻品種數(shù)量為187、14 和4 個(gè)，分別占常規(guī)稻的91.2%、6.8%和2.0%（圖1A），說(shuō)明常規(guī)粳稻品種是審定數(shù)量和比例最大的品種類型，該類型品種支柱地位已明確，具有典型代表性，其農(nóng)藝性狀優(yōu)劣變化將直接影響黑龍江省水稻種植生產(chǎn)情況。粳稻品種中，通過雜交育種方法選育品種182 個(gè)、系統(tǒng)選育方法育成品種4 個(gè)、輻射誘變方法選育品種1個(gè)，分別占187 個(gè)粳稻品種的97.3%、2.1%和0.5%（圖1B），說(shuō)明通過親本雜交后代基因重組、創(chuàng)造豐富變異和系譜選擇的雜交育種方法，已成為黑龍江水稻育種主要技術(shù)和成效最大的育種方法，輻射誘變技術(shù)選育品種數(shù)量極少，其應(yīng)用和成效不太理想。雜交育種中，以F1花藥離體培養(yǎng)、誘導(dǎo)分化、加倍純合與系統(tǒng)選育相結(jié)合的水稻花培方法育成品種9個(gè)，占182 個(gè)雜交育種品種的4.9%（圖1C），說(shuō)明具有縮短育種年限、提高選擇效率等優(yōu)點(diǎn)的水稻花培育種技術(shù)，在黑龍江省已成為最成熟、實(shí)用和有效的生物技術(shù)育種方法之一。雜交育種中，以親本單交、復(fù)交（三交、多交）組配方式非花培方法（以下簡(jiǎn)稱常規(guī)雜交）選育的品種173 個(gè)，占182 個(gè)雜交育種品種的95.1%，其中以2 個(gè)親本成對(duì)雜交的單交方式選育品種155 個(gè)，以3 個(gè)親本雜交的三交方式選育品種11 個(gè)，以3 個(gè)親本以上雜交的多交方式選育品種7 個(gè)，分別占173 個(gè)常規(guī)雜交品種的89.6%、6.4%和4.0%（圖1D），說(shuō)明采用常規(guī)雜交方法和單交雜交方式是目前黑龍江省水稻育種應(yīng)用最廣泛、成效顯著的技術(shù)路徑。以上結(jié)果說(shuō)明，粳稻類型品種占據(jù)黑龍江省水稻主導(dǎo)地位，采用單交方式進(jìn)行常規(guī)雜交育種是黑龍江省水稻主要育種技術(shù)，同時(shí)花培技術(shù)是黑龍江省主要生物技術(shù)育種方法。

1.2 品種時(shí)空變化分析從圖2 可知，近10 年黑龍江省第1、2、3、4 積溫帶審定粳稻品種數(shù)量為60、56、43 和28 個(gè)，分別約占187 個(gè)粳稻品種的32.1%、29.9%、23.0% 和15.0%，不同積溫帶品種數(shù)量多少依次排序?yàn)?>2>3>4，表明4 個(gè)積溫帶審定品種數(shù)量呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)，第4 積溫帶品種數(shù)量與所占比例最少，其育種能力有很大的提升空間。從年度審定粳稻品種數(shù)量來(lái)看，2009-2018 年各年度品種數(shù)量分別為13、16、8、14、17、24、16、16、29 和34 個(gè)，分別約占187 個(gè)粳稻品種的7.0%、8.5%、4.3%、7.5%、9.1%、12.8%、8.5%、8.5%、15.5%和18.2%，不同年度品種數(shù)量多少依次排序?yàn)?011<2009<2012<2010<2015=2016<2013<2014<2017<2018，2018 年品種數(shù)量是2011 年的4倍多，表明品種數(shù)量年度間變化呈現(xiàn)波動(dòng)式逐年增加趨勢(shì)。從不同年度積溫帶間審定品種數(shù)量來(lái)看，2014 年第2 積溫帶、2018 年第4 積溫帶、2017 年第2積溫帶品種數(shù)量分別為11、10 和9 個(gè)，數(shù)量位列前三；2013 年第4 積溫帶審定品種0 個(gè)，居末1位；2010 年第4 積溫帶和2011 年第2、4 積溫帶品種數(shù)量均為1 個(gè)，居末2 位；2009 年第2、4 積溫帶，2012 年第3、4 積溫帶，2014 年第4 積溫帶和2015 年第4 積溫帶品種數(shù)量均為2 個(gè)，居末3位。表明審定品種數(shù)量受積溫帶和年度互作因素影響而出現(xiàn)差異，但其變化無(wú)明顯特點(diǎn)。以上結(jié)果說(shuō)明，審定品種數(shù)量總的變化趨勢(shì)是從第1～4積溫帶呈遞減趨勢(shì)，且2009-2018 年呈波動(dòng)式逐年增加趨勢(shì)，其受積溫帶、年度二因素互作效應(yīng)和主效應(yīng)影響存在差異，且互作效應(yīng)表現(xiàn)為無(wú)明顯特征。

1.3 品種育成單位分析從圖3 可知，根據(jù)近10年審定品種單位性質(zhì)，將其劃分為公益科研（農(nóng)業(yè)科研院所、大學(xué)等單位）、種業(yè)公司（從事種子經(jīng)營(yíng)企業(yè)）、民營(yíng)科研（民營(yíng)農(nóng)業(yè)科研所）和科企合作（公益科研與種業(yè)公司雙方）4 個(gè)類型。從不同單位品種數(shù)量來(lái)看，2009-2018 年公益科研、種業(yè)公司、民營(yíng)科研和科企合作單位分別為90、38、19 和42 個(gè)，其所占比例為47.6%、20.1%、10.1%和22.2%，表明公益科研單位占據(jù)品種審定主導(dǎo)地位，其次是種業(yè)公司也呈現(xiàn)出較強(qiáng)的品種審定能力。從不同年度單位間品種數(shù)量來(lái)看，公益科研單位2016 年品種數(shù)量最少僅為4 個(gè)，2018 年品種數(shù)量最多達(dá)18 個(gè)，2009-2016 年品種數(shù)量呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，2017-2018年顯著上升，總體呈現(xiàn)較大幅度波動(dòng)上升趨勢(shì)；種業(yè)公司2009 年、2011 年、2016 年品種數(shù)量為0 個(gè)，2014 年、2018 年品種數(shù)量達(dá)8 個(gè)和7 個(gè)，2017 年品種數(shù)量最多達(dá)14 個(gè)，呈現(xiàn)大幅度波動(dòng)上升趨勢(shì)；民營(yíng)科研單位2011 年、2012 年、2015 年品種數(shù)量均為1 個(gè)，2014 年、2016 年品種數(shù)量均為3 個(gè)，其他年度均為2 個(gè)，呈現(xiàn)無(wú)明顯變化趨勢(shì)；科企合作單位2009 年、2012 年品種數(shù)量均為0 個(gè)，2016 年品種數(shù)量最多達(dá)9 個(gè)，2015 年、2018 年品種數(shù)量均為7 個(gè)，呈現(xiàn)較小幅度波動(dòng)上升趨勢(shì)。以上結(jié)果說(shuō)明，黑龍江省水稻品種審定單位比較集中，公益科研單位是主力軍，且年度間呈現(xiàn)較大幅度波動(dòng)上升趨勢(shì)，種業(yè)公司也彰顯出較強(qiáng)的品種審定能力，且年度間呈現(xiàn)大幅度波動(dòng)上升趨勢(shì)，其品種審定能力有很大的提升空間，民營(yíng)科研單位年度間變化不明顯。

2 存在的主要問題

2.1 育種思路還有待進(jìn)一步理清由于受黑龍江省特殊生態(tài)環(huán)境限制，以及稻谷市場(chǎng)產(chǎn)大于需的現(xiàn)狀影響，水稻品種特征特性的優(yōu)良性越來(lái)越受到重視，但在育種目標(biāo)上也存在有些科研育種者熱衷于從品種本身的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗等某個(gè)或幾個(gè)性狀出發(fā)來(lái)確定，而沒有從涉及品種使用者需要的角度優(yōu)化育種目標(biāo)，如果審定的新品種不能滿足種植、加工、消費(fèi)等各經(jīng)濟(jì)主體的共同需要，這個(gè)新品種推廣壽命會(huì)受到很大不利影響或者面臨審定了卻不能推廣的尷尬局面。

2.2 育種手段和方法還比較單一黑龍江粳稻品種育種技術(shù)主要以常規(guī)有性單交的傳統(tǒng)方法為主，生物技術(shù)運(yùn)用上也僅停留在花藥培養(yǎng)育種技術(shù)方面，同時(shí)關(guān)于寒地水稻育種理論與技術(shù)研究創(chuàng)新還不夠深入，缺乏關(guān)鍵性的原始創(chuàng)新與突破。雖然分子育種技術(shù)研究有一定基礎(chǔ)，但其實(shí)用化程度還比較低，基因發(fā)掘、克隆與編輯等技術(shù)與育種實(shí)踐結(jié)合得還不夠緊密，呈現(xiàn)出能廣泛且有效應(yīng)用于育種實(shí)踐的現(xiàn)代生物科技技術(shù)較少的現(xiàn)狀。

2.3 育種科企合作融合度還不夠目前，采用科企合作方式開展新品種選育的工作初見成效，但也存在科企合作層次不夠深入或僅僅停留在表面的問題，一是農(nóng)作物新品種選育是一項(xiàng)投資大、時(shí)間長(zhǎng)、見效慢的工程，企業(yè)在合作中急于求成的心態(tài)，導(dǎo)致一旦成果無(wú)法達(dá)到預(yù)期便終止合作；二是科企合作雙方同時(shí)與多家單位建立合作關(guān)系，雙方合作關(guān)系并不固定，且非利益共同體，出現(xiàn)問題往往不歡而散；三是科研單位主動(dòng)意愿不強(qiáng)，存在育種材料和資源流動(dòng)到企業(yè)后“教會(huì)徒弟餓死師傅”的擔(dān)憂。

3 今后育種思路

3.1 以滿足市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，實(shí)施育種多目標(biāo)優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈中各經(jīng)濟(jì)主體之間收益分配問題變得越來(lái)越重要[3]。隨著水稻產(chǎn)業(yè)不斷深入發(fā)展，由于其產(chǎn)業(yè)鏈中種植、加工、消費(fèi)等各主體對(duì)市場(chǎng)收益最大化的訴求，而對(duì)品種優(yōu)良的特征特性則提出新的更高要求。就黑龍江水稻品種選育而言，在堅(jiān)持常規(guī)粳稻育種為主的基礎(chǔ)上，必然走育種多目標(biāo)優(yōu)化之路，才能滿足“好種、好加工、好消費(fèi)”的有機(jī)結(jié)合與統(tǒng)一。“好種”就是指農(nóng)民種植的水稻要高產(chǎn)、抗病、抗倒伏，且以稻谷種植經(jīng)濟(jì)收入最大化為目標(biāo)；“好加工”就是指加工企業(yè)加工稻谷的糙米率、整精米率高，且以加工成本最小化為目標(biāo)；“好消費(fèi)”就是指消費(fèi)者購(gòu)買的稻米要味美價(jià)廉，且以消費(fèi)者購(gòu)買稻米意愿最大化為目標(biāo)。同時(shí)在主要開展常規(guī)粳稻品種選育基礎(chǔ)上，也要注重功能型專用水稻品種選育。要協(xié)調(diào)好品種審定數(shù)量與質(zhì)量的關(guān)系，以及控制年際間品種審定數(shù)量的大幅度波動(dòng)，并加大第3、4 積溫帶品種選育力度，從而保障優(yōu)良品種的持續(xù)有效供給。

3.2 以提高育種效率為導(dǎo)向，開展育種技術(shù)融合實(shí)踐從育種技術(shù)來(lái)說(shuō)，中國(guó)的科研院所、大學(xué)院校均已經(jīng)沒有了邁不過的技術(shù)門檻，分子標(biāo)記輔助選擇、全基因組選擇、基因編輯、轉(zhuǎn)基因技術(shù)都有能力去應(yīng)用[4]。有性雜交育種是利用不同親本材料雜交，充分發(fā)揮基因重組作用，育種效率一般比較高，作為主流水稻育種方法得到廣泛應(yīng)用[5]。就黑龍江水稻選育技術(shù)而言，應(yīng)該加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)育種，在不同育種階段融合相應(yīng)的育種技術(shù)，以期提高育種效率。采用輻射誘變、化學(xué)誘變等方法發(fā)掘創(chuàng)新優(yōu)異稻種資源，采用育種親本類群劃分選擇法[6]開展常規(guī)有性單交，結(jié)合花藥培養(yǎng)、分子標(biāo)記、基因編輯等現(xiàn)代生物技術(shù)，以及“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)模型雜交后代選擇”（作者尚未公開發(fā)表）等方法提高雜交后代選擇效率，從而建立起稻種資源創(chuàng)新評(píng)價(jià)、親本雜交選配、后代高效篩選為一體的實(shí)用、高效、定向育種技術(shù)體系，選育出符合育種目標(biāo)要求的突破性寒地水稻新品種。

3.3 以增強(qiáng)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)為導(dǎo)向，推動(dòng)科企合作共贏發(fā)展科企合作是推動(dòng)科研機(jī)構(gòu)事業(yè)改革，提升企業(yè)創(chuàng)新能力的重要路徑[7]。黑龍江省共有72 家涉農(nóng)科研院所，以黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院、黑龍江省農(nóng)墾科學(xué)院為代表的農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)科研優(yōu)勢(shì)顯著[8]，應(yīng)鼓勵(lì)企業(yè)創(chuàng)新，整合現(xiàn)有育種力量和資源，逐步建立以企業(yè)為主體的商業(yè)化育種新機(jī)制，從而加快商業(yè)化育種進(jìn)程[9-10]。就黑龍江科企合作育種而言，借助公益科研單位種質(zhì)資源、經(jīng)驗(yàn)和人才長(zhǎng)期積累的育種優(yōu)勢(shì)，以及種業(yè)公司育種商業(yè)化的市場(chǎng)敏銳性優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建科企合作利益與風(fēng)險(xiǎn)捆綁的共同體，可以根據(jù)企業(yè)發(fā)展需要，以技術(shù)服務(wù)經(jīng)費(fèi)、一次性購(gòu)買、收益分成、成果再開發(fā)等方式開展科企合作，可以根據(jù)科研單位科研積累優(yōu)勢(shì)，共同搭建研發(fā)平臺(tái)，合力攻關(guān)，形成集科研創(chuàng)新、成果評(píng)價(jià)推廣與收支共享為一體的科企合作方式，也可以探索建立優(yōu)勢(shì)科研機(jī)構(gòu)與優(yōu)勢(shì)種子企業(yè)之間以知識(shí)產(chǎn)權(quán)與資本共同持股為紐帶的持續(xù)性戰(zhàn)略伙伴關(guān)系，從而推動(dòng)科研成果產(chǎn)業(yè)化，最終實(shí)現(xiàn)科企合作優(yōu)勢(shì)融合共贏。