優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)抗病廣適粳稻新品種墾稻88育種分析

馮尚宗，張建達(dá)，張 華，毛瑞喜，宋向頗，吳夫坤，丁效東

(1.臨沂市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，山東臨沂 276000；2.郯城縣精華種業(yè)有限公司，山東郯城276100；3.山東省種子管理總站，山東濟(jì)南250013；4.郯城縣李莊鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，山東郯城276100；5.郯城縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，山東郯城276100；6.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)，山東青島 266109)

水稻是全球主要的糧食作物之一，全世界50%的人口以稻米為主食。它也是我國的主要糧食作物，種植面積約占世界水稻面積的20%，總產(chǎn)約占世界水稻總產(chǎn)的33%，居第1位。隨著經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展和人們生活水平的逐漸提高，人們對稻米質(zhì)量的要求也越來越高。因此不斷提高水稻的單產(chǎn)和質(zhì)量是解決糧食危機(jī)和滿足人們需求的重要途徑。理論和實踐證明，提高水稻產(chǎn)量和質(zhì)量，首先要選育出適合當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)條件和耕作制度特點的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病新品種；其次要弄清其生長發(fā)育特性和完善配套栽培技術(shù)。21世紀(jì)以來，人們生活水平顯著提高，我國的水稻生產(chǎn)漸漸地發(fā)生了重大變化，育種目標(biāo)也從單一高產(chǎn)轉(zhuǎn)向優(yōu)質(zhì)高抗高產(chǎn)等復(fù)合性狀目標(biāo)。多年來，針對制約當(dāng)?shù)厮旧a(chǎn)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)問題，立足自身品種和技術(shù)優(yōu)勢，結(jié)合當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)和氣候條件，科學(xué)制定育種策略、原則和目標(biāo)，堅持引進(jìn)吸收利用和改造創(chuàng)新相結(jié)合，從種質(zhì)資源創(chuàng)新入手，采用系統(tǒng)育種、雜交育種、生物育種等方法，選育出了優(yōu)質(zhì)抗病高產(chǎn)廣適粳稻新品種墾稻88。墾稻88具有高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、品質(zhì)優(yōu)良、綜合抗性好、適應(yīng)性強(qiáng)等特點，2019年通過山東省農(nóng)作物品種審定委員會審定(審定編號為魯審稻20190005)。2020年分別通過江蘇省、河南省引種備案，引種備案號分別為：(蘇)引種(2020)第024號、(豫)引種(2020)稻055。 鑒于此，筆者從育種目標(biāo)、原則、原理和選育過程等方面，總結(jié)了墾稻88粳稻育種實踐、品種特征特性和育種經(jīng)驗。

1 水稻育種目標(biāo)、原則的確定

近年來，隨著氣候和條件的變化，水稻病蟲害也發(fā)生變化，山東省乃至黃淮稻區(qū)原有一些主栽品種的抗性退化較嚴(yán)重，品質(zhì)下降，產(chǎn)量不穩(wěn)，有些年份有的地塊因品種原因而導(dǎo)致大幅減產(chǎn)，這嚴(yán)重制約了當(dāng)?shù)厮井a(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。為此，項目組在總結(jié)長期育種工作經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，確立了水稻新品種選育目標(biāo)：在突出優(yōu)質(zhì)的同時，追求高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，選育出的新品種要米質(zhì)優(yōu)良、產(chǎn)量突出、抗逆性強(qiáng)、熟期適中，比本地主栽品種增產(chǎn)5%以上。通過雜交配組、分離擇優(yōu)，快速聚合優(yōu)良性狀基因，利用常規(guī)育種和生物技術(shù)等手段，選育出適宜華北稻區(qū)和黃淮稻區(qū)的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)品種。

在水稻品種選育工作中，項目組始終把握以下原則：

一是品種增產(chǎn)潛力要高。一個水稻新品種被市場認(rèn)可并推廣獲得成功，一個很重要的因素就是產(chǎn)量水平要高。一個品種的有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重3要素協(xié)調(diào)發(fā)展是其產(chǎn)量潛力取得突破的關(guān)鍵。理論和實踐證明，應(yīng)選擇大穗型、結(jié)實率高、灌漿期長、灌漿速率快、葉片功能期長的品種。在獲得足夠有效穗數(shù)的基礎(chǔ)上，通過增穗促粒、提高單株生產(chǎn)力是實現(xiàn)水稻高產(chǎn)的重要途徑。

二是株型結(jié)構(gòu)要好。高產(chǎn)水稻品種株型應(yīng)該葉群分布合理，葉片短挺，既不漏光也不郁蔽。分蘗集散適中，根系發(fā)達(dá)，基部節(jié)間短，莖稈粗壯、堅韌。半直穗型，穗層整齊，著粒密度中等。能夠?qū)崿F(xiàn)高產(chǎn)水稻群體質(zhì)量栽培“小群體、壯個體、高積累”的目的。

三是適應(yīng)性要強(qiáng)。抗逆性的強(qiáng)弱是決定一個水稻品種能否高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)和推廣成功的重要因素。提高水稻品種的抗病性、抗倒性、抗逆性等生物與非生物脅迫的能力，減少化肥農(nóng)藥使用量，提高水稻生產(chǎn)機(jī)械化水平，實現(xiàn)水稻新品種綠色環(huán)保、抗逆穩(wěn)產(chǎn)的育種目標(biāo)。

四是產(chǎn)量與品質(zhì)要協(xié)調(diào)。隨著人們生活水平的不斷提高，城鄉(xiāng)居民對稻米的消費需求由過去數(shù)量溫飽型向質(zhì)量營養(yǎng)型轉(zhuǎn)變，對食用大米品質(zhì)的要求也越來越高。水稻生產(chǎn)由單純追求產(chǎn)量向產(chǎn)量和品質(zhì)并重，重點是蒸煮食用品質(zhì)和外觀品質(zhì)，通過改良和創(chuàng)造優(yōu)異種質(zhì)，使高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)兩者統(tǒng)一協(xié)調(diào)好，實現(xiàn)水稻育種高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

2 粳稻新品種育種原理

優(yōu)異種質(zhì)資源的挖掘和利用，是水稻育種取得突破的關(guān)鍵。加強(qiáng)對優(yōu)異種質(zhì)資源的引進(jìn)挖掘利用，尤其是加強(qiáng)對新優(yōu)質(zhì)源、新的抗原(抗病、抗蟲、耐逆境)、新的株型材料、高光效材料等的研究，及時有效地將應(yīng)用到超高產(chǎn)育種中去，豐富親本組合的遺傳背景，發(fā)掘利用好優(yōu)異性狀。

親本選配是品種選育的主要環(huán)節(jié)之一，是變異之源，也是選擇的基礎(chǔ)。親本選配不當(dāng)，常?；ㄙM大量人力、物力、財力，卻收效甚微。雙親綜合性狀很大程度上控制著雜交后代的整體水平及優(yōu)良變異類型出現(xiàn)的概率。因此，雙親優(yōu)點多、缺點少，沒有共同的較大缺點及優(yōu)缺點互補(bǔ)，是親本選配最基本的原則之一。特別是親緣關(guān)系較遠(yuǎn)、地理遠(yuǎn)距、綜合性狀優(yōu)良的種質(zhì)，性狀差異較大，擁有豐富的互補(bǔ)基因，雜交后代容易出現(xiàn)更多的優(yōu)良變異類型。項目組采用“搭梯上樓”的育種策略，以基礎(chǔ)親本為主干，不斷融合優(yōu)良性狀，使育成品種綜合性狀得到逐步提高。

利用優(yōu)質(zhì)性狀互補(bǔ)親本材料，通過引進(jìn)挖掘利用優(yōu)異種質(zhì)資源，選擇基礎(chǔ)材料較好的在國內(nèi)外大面積推廣和具有優(yōu)異遺傳背景的種質(zhì)或品種作為親本，通過常規(guī)育種及生物技術(shù)等途徑，定向選育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、環(huán)境友好型新種質(zhì)、新品系和新品種，選育出了優(yōu)良品種墾稻88。

在選用綜合抗性好的親本材料基礎(chǔ)上，通過塑造理想株型，優(yōu)化產(chǎn)量構(gòu)成因子，導(dǎo)入鎮(zhèn)稻88和秀水405的抗性基因，采取當(dāng)?shù)罔b定和異地鑒定相結(jié)合，自然鑒定和誘發(fā)鑒定相結(jié)合，聚合多種優(yōu)良性狀，根據(jù)豐產(chǎn)性結(jié)合早熟性、抗性和外觀品質(zhì)、落粒性等目標(biāo)性狀，有性雜交系統(tǒng)選育出墾稻88。其父母本是多個親本的優(yōu)良基因的聚合，這些帶有優(yōu)良基因的品種(品系)分別來自不同時期、不同地理位置，在生產(chǎn)中作為種質(zhì)資源都曾發(fā)揮過重要的作用。雙親的基因類群具有種質(zhì)遠(yuǎn)緣、血統(tǒng)遠(yuǎn)緣、生態(tài)遠(yuǎn)緣和類型遠(yuǎn)緣等特性，實現(xiàn)了優(yōu)異基因的累加和優(yōu)良基因的互補(bǔ)，從而為培育優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、多抗、廣適性水稻新品種奠定了豐富的遺傳基礎(chǔ)。

3 粳稻新品種選育過程

墾稻88是以H301(鎮(zhèn)稻88選系)為母本、連嘉粳1號(秀水405系選)為父本，通過雜交配組、分離擇優(yōu)，快速聚合優(yōu)良性狀基因，系統(tǒng)選育而成(圖1)。墾稻88集父母本高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)產(chǎn)、抗倒、抗病等優(yōu)良性狀于一體，實現(xiàn)了理想的產(chǎn)量結(jié)構(gòu)性狀的突破，解決了高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)與廣適、高產(chǎn)與晚熟之間的矛盾。

由圖2可知，2005年以H301為母本、連嘉粳1號為父本雜交，采用常規(guī)雜交育種法選育，2005年冬海南種植F代，2006年郯城試驗田種植F代開展分離性狀選擇，2007年冬南繁加代種植F代，2008年在郯城試驗田種植F代，繼續(xù)進(jìn)行分離性狀選擇，2009年冬南繁種植F代選擇優(yōu)系單株8株。2010—2011年在郯城試驗田種植F、F代，優(yōu)選單株。2012年選定其中1個編號為88號的優(yōu)良株系定名為墾稻88，擴(kuò)繁種子。2013—2014年開始品比試驗，2015—2016年參加郯城縣及江蘇、山東、河南多點品比試驗。2017—2018年參加山東省區(qū)域和生產(chǎn)試驗，2019年通過山東省品種審定。

圖1 墾稻88系譜圖Fig.1 Pedigree chart of Kendao 88

圖2 墾稻88育種程序Fig.2 Breeding procedure of Kendao 88

4 墾稻88特征特性

由表1可知，墾稻88株高95.4 cm，株型緊湊，莖稈粗壯，基部節(jié)間短；芽鞘色綠色，葉鞘色(基部)綠色，葉片顏色綠色；倒數(shù)第二葉片長和寬中等，葉尖與主莖的角度直立，葉片茸毛疏，劍葉葉片曲度無或很?。磺o稈粗細(xì)中等，主莖葉片多有17片，穗長16.3 cm，穗伸出度抽出較好，中間型穗型，二次枝梗較多，穗立形狀中間型；有效穗數(shù)346.5萬/hm，每穗實粒數(shù)123.3粒，結(jié)實率83.6%，千粒重25.7 g。分蘗力中等，成穗率高，灌漿速度快，落黃好熟相佳。

苗期生長健壯，莖蘗質(zhì)量高，大蘗多，奠定了高成穗基礎(chǔ)。生長發(fā)育均衡。拔節(jié)期間兩極分化較快，無效分蘗少，養(yǎng)分利用率高；拔節(jié)后穗分化進(jìn)程加快，抽穗早，灌漿時間長，灌漿強(qiáng)度大，熟期適中，熟相好。株葉型好，冠層結(jié)構(gòu)合理。株高適宜，抗倒性能好。

表1 墾稻88與對照蘇秀867 的生育期和特征特性比較Table 1 Comparison of the growth period and characteristics between Kendao 88 and Suxiu 867

由表2可知，從參加區(qū)試和生產(chǎn)試驗的產(chǎn)量結(jié)果看，墾稻88較對照品種增產(chǎn)10.9%，達(dá)極顯著水平，增產(chǎn)點比例100%。因表現(xiàn)出良好的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性，區(qū)試第2年同時進(jìn)行生產(chǎn)試驗，生產(chǎn)試驗產(chǎn)量較對照品種增產(chǎn)8.2%。增產(chǎn)幅度極為顯著。

由表3可知，墾稻88的主要米質(zhì)指標(biāo)中整精米率73.8%，堊白粒率10.0%，堊白度1.7%，直鏈淀粉含量16.2%，膠稠度73.5 mm，其理化指標(biāo)達(dá)到國家《優(yōu)質(zhì)稻谷》標(biāo)準(zhǔn)1級。墾稻88在稻米品質(zhì)上有出米率高、低堊白、米飯香味濃郁、食味優(yōu)等眾多優(yōu)點，符合當(dāng)前優(yōu)質(zhì)水稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。

表2 墾稻88區(qū)試和生產(chǎn)試驗產(chǎn)量比較Table 2 Comparison of yields of Kendao 88 in regional test and production test

表3 墾稻88稻米主要品質(zhì)常規(guī)分析(農(nóng)業(yè)農(nóng)村部NY 20—1986、NT/T 83—1988)Table 3 Conventional analysis of major rice quality of Kendao 88

2017年天津市植物保護(hù)研究所抗病性接種鑒定結(jié)果顯示，墾稻88抗稻瘟病，高抗紋枯病抗性，對稻曲病達(dá)到免疫級別(表4)。植株抗寒、抗倒性強(qiáng)，田間基本無倒伏現(xiàn)象，適宜在魯南、魯西南及沿黃稻區(qū)種植。

表4 墾稻88與對照蘇秀867 的田間抗性比較Table 4 Comparison of field resistance between Kendao 88 and Suxiu 867

5 粳稻新品種選育與推廣的體會

(1)種質(zhì)資源是育種的物質(zhì)基礎(chǔ)，選用優(yōu)異種質(zhì)是取得突破的關(guān)鍵在選育水稻新品種過程中，往往重視擴(kuò)大親本的錄用范圍，但拓展的程度仍然有限；偏重于現(xiàn)成品種的利用，忽視新資源、中間材料的創(chuàng)新和利用。雖然項目組有較好的常規(guī)育種基礎(chǔ)，但育種手段和方法較為單一、育種周期較長。在未來的育種工作中，將拓寬優(yōu)質(zhì)親本資源來源，廣泛征集、研究、利用國內(nèi)外優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源；注意中間材料的積累與利用作為水稻育種的主攻方向。

(2)科學(xué)選配親本。親本選配是選擇的基礎(chǔ)，正確地選配親本是育種工作成功的關(guān)鍵。親本的優(yōu)選和配組一直是育種家們在確定育種方案時首先考慮的重點。選擇的親本品種必須具有育種目標(biāo)所要求的性狀，如高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆性、抗病蟲性好等，避免使用有共同缺點的材料作為雜交親本；其次還要考慮其性狀互補(bǔ)。在選配組合時應(yīng)以選擇中等穗型、著粒密度適中的組合為主，以利于協(xié)調(diào)源庫關(guān)系，充分利用光能，提高結(jié)實率和充實度。

(3)生物技術(shù)必須與傳統(tǒng)的常規(guī)技術(shù)緊密結(jié)合起來，才有可能大幅度提高未來我國水稻育種的研究水平，實現(xiàn)水稻育種的新突破。在常規(guī)育種中，基因都是隨機(jī)組合的，一些重要的目標(biāo)特性通過傳統(tǒng)育種手段很難達(dá)到。而基因工程技術(shù)在定向育種方面具有極大潛力。綜合運用常規(guī)育種與雜種優(yōu)勢利用，航天誘變、基因工程、分子標(biāo)記技術(shù)等多種育種技術(shù)，選育出更多水稻類型和品種。

(4)高產(chǎn)仍是水稻育種的永恒命題。為了追求水稻生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，在強(qiáng)調(diào)水稻品質(zhì)提升的同時，仍要把高產(chǎn)作為水稻育種的重要目標(biāo)，追求強(qiáng)生理功能，即庫大、源足、流暢、凈光合率高。這一點墾稻88與對照品種相比具有明顯優(yōu)勢，如具備前期葉面積發(fā)展迅速、早生快發(fā)性強(qiáng)、葉片寬厚、色深、株型半緊湊、稈粗活熟、大粒大穗、成穗率高、結(jié)實率高、耐寒抗病、根系發(fā)達(dá)等表型性狀，實現(xiàn)了較對照增產(chǎn)8.2%的產(chǎn)量目標(biāo)。在穗數(shù)、粒數(shù)、生長率、收獲指數(shù)和生物產(chǎn)量等經(jīng)濟(jì)性狀中，生物產(chǎn)量和收獲指數(shù)對水稻產(chǎn)量起決定性作用。因此，今后應(yīng)在繼續(xù)保持較高經(jīng)濟(jì)系數(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高生物產(chǎn)量并繼續(xù)走理想株型和強(qiáng)生理功能相結(jié)合的路子。

(5)良種良法配套，才能發(fā)揮新品種的潛力。優(yōu)良品種只有與配套技術(shù)相結(jié)合才能發(fā)揮其增產(chǎn)潛力。開展新品種宣傳推廣，加強(qiáng)優(yōu)質(zhì)稻米生產(chǎn)基地建設(shè)，將良種推廣與良法應(yīng)用相結(jié)合，將品種推廣與稻米品牌開發(fā)相結(jié)合，建立一個新型的“公司+米廠+農(nóng)民”育繁推加利益聯(lián)合體，實行訂單農(nóng)業(yè)，推動龍頭加工企業(yè)發(fā)展，實現(xiàn)水稻新品種的市場化開發(fā)、產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營，加快成果的轉(zhuǎn)化利用，才能實現(xiàn)品種效益的最大化。