超级杂交稻研究进展

2018-02-01袁隆平

农学学报 2018年1期

袁隆平

（国家杂交水稻工程技术研究中心，长沙410125）

0 引言

为满足21世纪全国人民的粮食需求，农业部于1996年启动了超级稻育种计划。该计划分四期进行，每期的产量目标是：第一期(1996—2000)10.5 t/hm2；第二期(2001—2005)12 t/hm2；第三期(2006—2015)13.5 t/hm2；第四期(2016—2020)15 t/hm2（连续2年在2个6.7 hm2示范田的平均产量）。

通过形态改良和亚种间（籼/粳）杂种优势利用，超级杂交稻研究取得了良好成绩。

至2000年，育成了几个达到第一期产量目标的超级杂交稻先锋组合，并于2001年起投入大面积生产。近年来，这些超级杂交稻先锋组合的种植面积约为100万hm2，平均产量为8.3 t/hm2。

第二期超级杂交稻育种目标于2004年成功，2014年二期品种的种植面积接近100万hm2，平均产量约9 t/hm2。

令人振奋的是，2011年超级杂交品种‘Y两优2号’在两块7.2 hm2示范田的平均产量达到了13.9 t/hm2，意味着超级稻育种计划第三期目标已经实现。

自2012年起，笔者开始努力专注于第四期超级杂交稻的培育，产量目标为15 t/hm2。2013年，新品种‘Y两优900’在隆回县6.8 hm2示范田产量达到了14.82 t/hm2，2014年，该品种在溆浦县6.8 hm2示范田产量达到15.4 t/hm2。至此，第四期超级稻育种取得成功。

基于上述发展，第五期超级杂交稻育种计划于2015年启动，产量目标为16 t/hm2。更令人兴奋的是，2015—2017年连续3年新品种‘超优千号’在云南个旧6.8 hm2示范田产量达到了16 t/hm2。2016—2017连续两年在河北永年县每公顷产量在16 t以上。

1 技术途径

作物改良的实践表明，通过植物育种提升作物产量潜力有两种有效途径，即形态改良和杂种优势的利用。然而若仅采取形态改良，提升潜力十分有限，杂种优势育种若不与形态改良相结合也将无法产生令人满意的结果。包括诸如基因工程等高科技在内的任何其他育种途径和手段，都必须结合优良的形态特征和强杂种优势，否则不会对产量提升带来实际贡献。

1.1 形态改良

良好的株型是超高产的基础。根据笔者的研究，超高产水稻品种有以下形态特征，见图1。

1.1.1 高冠层上三叶叶片长、直、窄、V形、厚（图1）。长而直立的叶片拥有更大的叶面积，两面都能接受光照，且互相不会遮盖。因此，能更有效的利用阳光，这样的冠层内空气流通也更好。窄叶占用空间相对较小，因此叶面积指数更高。V形使叶片更硬挺，不易下垂。厚叶的光合功能更强且不易衰老。这些形态特征意味着能产生充足的同化物，是超高产的基础。

1.1.2 矮穗层成熟期穗顶仅距地面70～80 cm（图1）。因为植株的重心很低，这种构型使植株能高度抗倒。抗倒伏也是超高产水稻品种的基本特征之一。

1.1.3 中大穗单穗粒重约为6 g，每平方米约250穗（图1）。理论上来说，在此情况下，水稻的产量潜力为15 t/hm2。

1.2 提高杂种优势水平

根据研究结果，水稻的杂种优势水平有以下的总体趋势：籼/粳＞籼稻/爪哇稻＞粳稻/爪哇稻＞籼/籼＞粳/粳。籼粳杂交品种库大源足，其产量潜力比已大面积种植的籼籼交品种高30%。因此，利用籼粳杂种优势发展超级杂交稻是努力的重点。然而，籼粳杂交存在许多问题，尤其是结实率较低，若要利用其杂种优势必须先解决这个问题。采用广亲和(WC)基因(S5n)，并用中间型代替典型粳稻品种作为父本，已经选育出了一些杂种优势强、且结实率正常的亚种间杂交品种。

图1 超高产水稻的形态特征

目前，收获指数(HI)已经非常高了（超过0.5）。因此，进一步的提升水稻产量上限应依赖于提高生物量。从形态学的角度来看，提升株高是增加生物量的一项有效且可行的方法。笔者培育超级杂交稻的实践表明了一个普遍趋势，即只要HI保持0.5以上且作物抗倒伏，那么植株越高，生物量和粮食产量越高。图2描述了这个趋势。

除了提升株高，另一个提高生物量的有效途径是增大茎秆壁厚度。例如，表1中列出了超级杂交稻新组合‘超优千号’和另一种超级稻组合‘Y两优900’的一些农艺性状。

尽管‘超优千号’的株高比‘Y两优900’低7.2cm，两者的单茎生物量几乎相同，这归功于‘超优千号’的茎比‘Y两优900’更厚重。这种发展超级杂交稻方法的优势是杂交品种高度抗倒。然而提升茎粗比提升株高更困难。