李景鵬,余麗霞,張 鑫,3,周利斌,李文建,楊 福*
(1 中國科學(xué)院 東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所,長春 130102;2 中國科學(xué)院 近代物理研究所,蘭州 730000;3 中國科學(xué)院大學(xué),北京 100049)
作物增產(chǎn),品種先行,每次品種的重大突破都取決于育種技術(shù)的重大創(chuàng)新及應(yīng)用。 實踐證明,高能重離子束輻照作為一種新的誘變育種技術(shù),由于具有能量高、輻射穿透能力強等特點,可大幅度提高作物突變率,且誘變后代變異豐富、有益突變多、穩(wěn)定快,顯著縮短育種年限[1-3]。 目前,利用該誘變技術(shù)已培育出優(yōu)良的小麥、甜高粱等作物品種,并得到了大面積推廣應(yīng)用[4-5]。 2013 年中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所與中國科學(xué)院近代物理研究所利用國家大型重離子加速器平臺,合作開展高能重離子束(C)輻照東北粳稻誘變育種工作[6-8]。 2020 年高能重離子輻照誘變水稻新品種東稻122 通過吉林省農(nóng)作物品種審定委員會審定(審定編號:吉審稻20200004),該品種是東北地區(qū)首個高能重離子誘變直接應(yīng)用并通過審定的粳稻品種?,F(xiàn)將其選育經(jīng)過、生物學(xué)特性、耐鹽堿性及栽培技術(shù)要點做如下總結(jié)。
結(jié)合高能重離子束輻照誘變技術(shù)具有能量高、穿透能力強、輻照后代突變率高的特點,在受體親本選擇上應(yīng)傾向于綜合優(yōu)勢強、短板缺點少的種質(zhì)資源。 通過近5 年常規(guī)雜交組合配置后代親本分布情況統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),通禾899 親本配合力高、后代材料遺傳性狀好,且通禾899 遺傳背景豐富,具有高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病等多種優(yōu)點,但生育期在吉林省相對偏晚。 基于上述原因選擇通禾899 作為受體親本,意在改變其生育期性狀的同時, 保留親本其他優(yōu)勢性狀,選育出生育期更早、綜合性狀突出的優(yōu)良水稻新品種。
2013 年3 月在中國科學(xué)院近代物理研究所國家重離子加速器實驗室,利用蘭州重離子研究裝置(HIRFL)淺層治療及生物輻照終端(TR4),采用高能重離子束(C)輻照通禾899 種子(150 粒)胚部,輻照技術(shù)參數(shù)為:碳(12C6+)離子束, 能量80 MeV/u, 劑量率20 Gy/min, 劑量200 Gy。2013 年4 月將輻照種子播種育苗, 插秧前存活23 株,存活率15.3%;把存活的23 株苗種植成M1代,抽穗后表現(xiàn)育性差,結(jié)實率5.3%,秋季將23 株全部混收。2013 年冬季海南南繁加代,種植成M2代,出現(xiàn)大量變異株,依據(jù)熟期標(biāo)記及育種目標(biāo)原則,按株系選拔78 株變異材料。其中編號M2-23 變異株表現(xiàn)優(yōu)良。 2014 年按株系種植成M3代,并在吉林省蛟河、梅河口、大安進行穿梭育種、生態(tài)基因聚合等規(guī)?;瘻y試鑒定,M2-23 株系基本穩(wěn)定,從中選擇優(yōu)良株系M2-23-122。 2014 年冬季海南南繁加代,M2-23-122株系表現(xiàn)穩(wěn)定。 2015~2016 年對該品系進行產(chǎn)比試驗,并在各生態(tài)點進行抗性鑒定、產(chǎn)量鑒定、品質(zhì)鑒定,編號為東稻2016-M4122。 2017 年參加吉林省中早熟篩選試驗,2018~2019 年參加吉林省中早熟區(qū)域試驗,2019 年參加吉林省中早熟生產(chǎn)試驗,2020 年1 月通過吉林省農(nóng)作物品種審定委員會審定。
東稻122 株高111.6 cm,穗長19.5 cm,株型緊湊,散穗型,平均穗粒數(shù)130.4 粒。劍葉直立上舉,莖葉綠色。谷粒橢圓,穎殼黃色,無芒。 稻谷千粒重25.6 g,結(jié)實率94.1%,谷粒飽滿,色澤金黃。
東稻122 在吉林省屬中早熟品種,生育期132 d,需≥10 ℃積溫2 640 ℃。 該品種分蘗力強,耐肥抗倒伏能力強,活稈成熟不早衰。
依據(jù)農(nóng)業(yè)部NY/T 593—2013《食用稻品種品質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)檢測,結(jié)果表明:東稻122 糙米率84.5%、 精米率77.4%、整精米率70.4%、粒長4.6 mm、長寬比1.6、堊白粒率20%、堊白度4.8%、透明度1 級、堿消值7.0 級、膠稠度62 mm、直鏈淀粉含量16.9%。 米質(zhì)符合三等食用粳稻品種品質(zhì)規(guī)定要求。
經(jīng)吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所2017~2019 年連續(xù)3 a 采用苗期分菌系人工接種、成株期病區(qū)多點異地自然誘發(fā)鑒定, 結(jié)果表明: 東稻122 對苗瘟表現(xiàn)中感(MS),葉瘟表現(xiàn)中感(MS),穗瘟表現(xiàn)感?。⊿)。 2017~2019年,在21 個紋枯病田間自然誘發(fā)有效鑒定點次中,最高病級7 級,表現(xiàn)中感(MS)。
2018~2019 年在中國科學(xué)院大安堿地生態(tài)試驗站溫室及田間開展東稻122 耐鹽堿性鑒定研究,對照品種選擇吉林省西部鹽堿地稻作區(qū)公認(rèn)耐鹽堿性較強的品種長白9 號。 結(jié)果表明:在溫室耐鹽堿鑒定中(表1),東稻122 在移栽后4 周、8 周、12 周調(diào)查的鹽害指數(shù)均低于對照品種長白9 號,東稻122 耐鹽堿性強于長白9 號。 在田間耐鹽堿鑒定中(表2),雖然東稻122 結(jié)實率低于長白9 號,但每穗總實粒數(shù)、每穴有效穗數(shù)、千粒重均顯著高于長白9號,東稻122 產(chǎn)量比長白9 號高27.28%,達顯著水平,表明東稻122 耐鹽堿性強于長白9 號。
表1 溫室耐鹽堿鑒定結(jié)果
表2 田間耐鹽堿鑒定產(chǎn)量構(gòu)成因素結(jié)果
東稻122 生育期比受體親本通禾899 提前14 d,株高較受體親本通禾899 高出0.8 cm, 穗長較受體親本通禾899 短0.9 cm,千粒重比受體親本高0.8 g,平均穗粒數(shù)較受體親本少9.3 個, 結(jié)實率較受體親本提高4.6%(表3)。由此可以看出, 東稻122 較親本變化最大的是生育期提前,結(jié)實率升高,平均穗粒數(shù)減少,其他生物學(xué)特性較親本差別不大。
表3 東稻122 與通禾899 生物學(xué)指標(biāo)[9]
2018 年吉林省區(qū)域試驗中平均產(chǎn)量8 857.1 kg/hm2,比對照品種長白9 號增產(chǎn)8.1%;2019 年區(qū)域試驗中平均產(chǎn)量8 586.2 kg/hm2,比對照品種長白9 號增產(chǎn)8.3%。 2 a區(qū)域試驗平均產(chǎn)量8 721.7 kg/hm2, 比對照品種長白9 號增產(chǎn)8.2%(表4)。2019 年生產(chǎn)試驗中平均產(chǎn)量8 828.3 kg/hm2,比對照品種長白9 號增產(chǎn)6.7%(表5)。
表4 2018~2019 年東稻122 區(qū)域試驗各試驗點次產(chǎn)量結(jié)果
表5 2019 年東稻122 生產(chǎn)試驗各試驗點次產(chǎn)量結(jié)果
播種前, 將從正規(guī)渠道選購的水稻種子平鋪2~3 cm厚,曬種2~3 d,曬種期間翻動2~3 次,利用紫外線殺菌,增強種子活力,提高種子發(fā)芽率與發(fā)芽勢。 選用氰烯菌酯或咪鮮胺等殺菌劑對水稻種子進行藥劑處理,防治水稻惡苗病,浸種時間一般5~7 d 為宜,浸種期間翻動種子2~3 次,保證藥劑能夠均勻處理所有水稻種子,提高藥劑防效。
當(dāng)80%水稻種子催芽達到“破胸”即胚芽露出白點即可,防止種芽過長,影響播種質(zhì)量與出苗質(zhì)量。東稻122 宜稀播育壯秧,4 月上、中旬播種,播催芽種200~250 g/m2,盤育苗播催芽種60~80 g/盤,缽盤育苗播催芽種3~4 粒/孔。
出苗前棚內(nèi)溫度控制在30 ℃以內(nèi),出苗70%~80%及時揭去地膜。 出苗至2.5 葉期棚內(nèi)溫度控制在25~28 ℃,可適當(dāng)通風(fēng)煉苗,1.5 葉期施用立枯一次凈等殺菌劑防治水稻立枯病。 2.5 葉至移栽期外界氣溫超過20 ℃時,要大通風(fēng)煉苗。 插秧前4~5 d 夜間煉苗,并追1 次“送嫁肥”(硫酸銨30~50 g/m2);插秧前1 d 用40%樂果乳油等兌水噴霧防治潛葉蠅。
當(dāng)秧齡達到30 d 以上,外界溫度穩(wěn)定通過13 ℃以上時即可進行移栽。 東稻122 一般在5 月中下旬進行移栽。行株距30 cm×(15~20)cm,3~4 株/穴為宜。要求不窩秧、不漏插、深淺一致,保證插秧質(zhì)量。
施肥遵循氮、磷、鉀平衡施肥技術(shù),切忌重施氮肥,影響品種成熟度,增加倒伏與病害發(fā)生幾率。 生育期間施純氮150~175 kg/hm2,按底肥50%、蘗肥30%、穗肥20%的比例分期施用;磷肥(P2O5)80~100 kg/hm2,全作底肥一次性施入;鉀肥(K2O)80~100 kg/hm2,60%作底肥,40%作追肥。
移栽后返青分蘗期保持田間淺水層2~3 cm, 可有效提高地溫,促進水稻早生快發(fā),提高有效分蘗率;6 月下旬適時排水曬田,增加土壤透氣性,改善水稻根際環(huán)境,減少無效分蘗產(chǎn)生。孕穗期保持5~6 cm 深水層,抽穗灌漿期保持2~3 cm 淺水層, 生育后期不宜撤水過早, 收獲前15 d停水為宜。
移栽前1 周用60%丁草胺與32%芐嘧磺隆可濕性粉劑封閉除草效果較好。 7 月上中旬施用殺蟲雙等殺蟲劑防治二化螟。 當(dāng)田塊5%水稻抽穗時用40%富士一號防治稻瘟病,當(dāng)田塊80%水稻抽穗后再施用1 次防治效果較好。
水稻新品種東稻122 適宜在吉林省吉林、長春、通化、白城、延邊等中早熟稻作區(qū)種植。