超级稻育种的理论与实践

费震江，董华林，武晓智，周鹏

摘要：回顾了国内外超级稻育种的历史，介绍了中国超级稻育种的理论与实践。水稻产量的高低是由其“库”、“源”、“流”决定的，以大幅提高单产为主要目标的中国超级稻育种采取“理想株型塑造与亚种间杂种优势利用相结合”的技术路线，将形态改良与生理机能改进、增加生物产量与优化产量结构相结合，以达到“库”大、“源”足、“流”畅的目的。中国超级稻育种取得了巨大成就，据不完全统计，2005-2014年被农业部确认的超级稻示范推广品种达到135个。提出了将超级稻育种研究引向基因层面应作为今后研究工作重点的观点。

关键词：超级稻;育种;理论;实践

中图分类号：S511;S334        文献标识码：A        文章编号：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

中国是一个人口大国，水稻是我国最重要的粮食作物，常年播种面积约占粮食总面积的30%，总产约占粮食总产的40%，全国有60%以上的人口以稻米为主食。依靠科技进步提高水稻生产能力是我国保持水稻生产可持续发展的根本保证和必然选择。我国水稻育种研究取得了两次大的突破，第一次是20世纪50年代后期的水稻矮化育种，使水稻单产提高了20%～30%;第二次是20世纪70年代的杂交水稻育种，使水稻单产提高了20%左右。20世纪90年代立项的超级稻育种孕育着水稻育种研究的第三次突破。

1  超级稻育种的历史回顾

超级稻从狭义上来说，是指在抗性和米质与对照品种相仿的基础上，产量有大幅度提高的新型水稻;从广义上来说，是指在各个主要性状方面如产量、米质、抗性等均显著超过对照品种的新型水稻。

1.1  日本超级稻育种

超级稻育种计划也称为水稻超高产育种计划，最早由日本提出。1981年日本农林水产省组织全国主要水稻研究机构，开始实施历时15年的大型合作研究项目“超高产作物开发及栽培技术的确立”，即“水稻超高产育种计划”，简称“逆7.5.3计划”。该计划分3个阶段实施：即1981-1983年为第一阶段，期望育成比对照品种秋光增产10%的新品种;1984-1988年为第二阶段，育成比对照品种增产30%的新品种;1989-1995年为第三阶段，育成比对照品种增产50%的新品种[1]。至1993年，共育成7个新品种经日本农林水产省审定命名。但由于米质和适应性不理想等原因，未能大面积推广应用[2]。

1.2  国际水稻研究所超级稻育种

1989年国际水稻研究所启动了旨在大幅提高产量潜力的“新株型育种”项目。该项目的目标是到2005年育成的“新株型稻”产量潜力达到13～15 t/hm2，较当时推广品种增产20%～30%。1994年国际水稻研究所在国际农业研究磋商小组召开的会议上，通报了该所育成的“新株型稻”，其产量潜力在热带旱季小区试验中可望达到12.5 t/hm2[2]，但因结实率低、饱满度差、感病虫害、品质不佳等缺点，也没有推广应用。国际水稻研究所育成的新株型稻，新闻媒体用“超级稻”一词进行宣传报道，超级稻因此而得名。

1.3  中国超级稻育种

1996年我国农业部组织实施“中国超级稻育种及栽培技术体系研究”重大科技计划，制订了产量指标：1996-2000年，常规早籼稻为9.00 t/hm2，南方常规单季稻为9.75 t/hm2，北方常规单季稻为10.50 t/hm2;杂交早籼稻为9.75 t/hm2，杂交单季稻为10.50 t/hm2，杂交晚稻为9.75 t/hm2。2001-2005年，常规早籼稻为10.50 t/hm2，南方常规单季稻为11.25 t/hm2，北方常规单季稻为12.00 t/hm2;杂交早籼稻为11.25 t/hm2，杂交单季稻为12.00 t/hm2，杂交晚稻为11.25 t/hm2（均为连续两年在本生态区2个示范点，每点6.67 hm2面积上的平均产量。下同）。除产量指标外，还要求北方粳稻和南方籼稻米质分别达到部颁一、二级优质米标准，并抗当地1～2种主要病虫害。针对早籼稻和连作晚稻因生育期限制，原标准中产量指标过高的状况，农业部组织专家进行反复论证，2005年3月提出修订后的早籼稻和连作晚稻产量指标分别为9.3 t/hm2和10.2 t/hm2，同时适时提出开展单产13.5 t/hm2的新的一季超级稻品种选育的探索研究[2]。2005年9月，农业部颁布《超级稻品种确认办法（试行）》，规定要冠以“超级稻”称呼需要农业主管部门的严格审核和确认[3]。2008年农业部修订《超级稻确认办法》，规定产量指标：长江流域早熟早稻为8.25 t/hm2、中迟熟早稻为9.00 t/hm2，长江流域中熟晚稻和华南感光型晚稻为9.90 t/hm2，华南早晚兼用稻、长江流域迟熟晚稻和东北早熟粳稻为10.80 t/hm2，长江流域一季稻和东北中熟粳稻为11.70 t/hm2，长江上游迟熟一季稻和东北迟熟粳稻为12.75 t/hm2。除产量指标外，对生育期、品质、抗性和生产应用面积也有明确规定。

1998年超级稻育种被列入国家“863”计划。2004年9月，华中农业大学张启发提出了“绿色水稻”的概念，“十一五”期间，国家“863”计划现代农业技术领域的重点项目“绿色超级稻新品种培育”于2010年批准立项。该项目的基本目标是：在不断提高产量、改良品质的基础上，力争生产中做到基本不打农药，少施化肥并能节水抗旱。绿色超级稻的构想赋予了超级稻新的内涵。