寒地香粳水稻主栽品种绥粳18的选育难点与创新点

刘宝海 聂守军 高世伟

（1黑龙江省农业科学院佳木斯分院，黑龙江佳木斯154007；2黑龙江省农业科学院绥化分院，黑龙江绥化152052；第一作者：shslbh@163.com）

水稻是黑龙江省的主要粮食作物，2017年推广460多万hm2，约占全国粳稻面积的50%。绥粳18系由黑龙江省龙科种业集团有限公司以绥粳4号为母本、绥粳3号为父本有性杂交，历经14年系谱法选育而成，于2014年1月通过黑龙江省农作物品种审定委员会审定（审定编号：黑审稻2014021）[1-2]。该品种为香粳稻品种，具有早熟、优质、高产、稳产、耐冷、抗病、抗倒等优良特性，2017年推广面积达到66.2万hm2，较2014年面积扩大了6.5倍，占黑龙江省该年度水稻种植面积的14.4%，占适应区44.0%以上，已成为黑龙江省第二积温区第一大主栽品种。笔者就绥粳18的创新过程探讨了该品种选育的技术难点与创新点，以供同行参考。

1 选育背景

本文的寒地稻区是指43°N以北的黑龙江省稻作区，年平均气温为-5℃～4℃，是全国温度最低、无霜期最短的稻区，昼夜温差大，日照时间长[3]。黑龙江省水稻种植南北跨越7个纬度、5个积温带[4]，水稻生产主要分布在第一至第四积温带，≥10℃积温在1 800℃ ～2 800℃之间[5]。黑龙江省水稻自20世纪80年代初至2000年，播种面积由21万hm2增加到160 hm2，年递增率超10%。从生产效益来看，水稻生产效益分别是玉米、大豆、小麦的 2～3 倍、4～5 倍、7～8倍[6]。2000年水稻种植面积较1990年增加138%，水稻种植在黑龙江省粮食安全生产中发挥着越来越重要的作用。

1990-2000年，种植面积超6.7万hm2（简称大面积推广）的水稻品种22个，累计种植面积1 164.8万hm2，适宜黑龙江省第二积温区（≥10℃活动积温2 500℃～2 700℃）种植的大面积推广水稻品种、面积分别占41.0%、31.0%。大面积推广的品种中无香型粳稻品种，且审定品种中只有1999年审定的绥粳4号是香型粳稻。随着高消费市场的逐渐扩大，消费者对食品的要求已经不仅仅是能“吃得饱”，而是要“吃得好”和“吃的安全”，甚至是“质量好不怕贵”[6]。

为此，本课题组面对消费市场需求和黑龙江省特殊的生态类型，针对低温冷害、稻瘟病、倒伏等影响水稻高产、稳产的主要限制性因素和优质香粳稻品种匮乏的现状，致力于选育适宜黑龙江省第二积温区种植、优质香型、高产稳产、耐冷抗病、抗倒伏的突破性水稻新品种。

2 选育难点

2.1 遗传复杂，香粳水稻品种选育难

香味是水稻食味品质的重要内容。多数研究人员认为，稻米香味由单隐性基因控制[7-11]；也有人认为，由双隐性基因支配[12-13]；还有人认为其受制于多隐性基因；甚至有些学者还认为是由单基因显性性状控制以及多基因显性性状控制[14]。就黑龙江来讲，1964-1998年共选育了70个水稻品种，但没有香稻品种，也没有寒地香粳稻育种理论与技术的报道。1999年才由黑龙江省农业科学院绥化分院育成第1个香粳品种绥粳4号[15]。可见，稻米香味遗传复杂，其遗传模式尚无一致看法，且黑龙江省香稻育种起步较晚，选育品种少，没有寒地香粳稻育种理论技术指导，这些均加大了寒地香稻品种的选育难度。

2.2 香稻种质资源匮乏，亲本选择难

正确选配亲本是杂交育种工作的关键[16-19]。杂交亲本的遗传组成是杂交种后代变异的基础，能否得到所希望的变异，与亲本选择的恰当与否有关[20]。2000年以前，香稻种质资源匮乏，只有绥粳4号。同时，对寒地水稻品种血缘、植物学特性的系统性分析少。笔者2004年对黑龙江省1990-2002年大面积推广（超6.7万hm2）应用的24个水稻品种亲本血缘关系进行了分析，表明品种血缘关系比较集中，种质资源相对狭窄（25%的品种为日本稻种资源在生产中直接利用，有75%的品种是间接利用日本稻种资源杂交育成，育成品种中约83%是以爱国为基础的衍生品种）[21]。为此，在香稻种质资源匮乏，且寒地品种血缘、植物学特性没有系统了解的情况下，增加了正确选配亲本、选育植物学特性优良的香粳型水稻品种的难度。

2.3 目标性状优良基因或性状聚合难

经“七五”、“八五”近10年的生产调查，黑龙江省现有的审定品种包括主栽品种，其中大部分在优良性状重组方面不够理想，尚未实现多优集成，在优质、早熟、抗病、丰产、适应性强5个方面，在大多数品种身上难以同时具备，或抗病、丰产，但熟期偏晚；或抗病、丰产、熟期适宜，但品质低劣；或优质、早熟、抗病，但丰产性较差；或优质、早熟、丰产,但抗病性差等等[22]。限制产量进一步提高的主要因素是成粒率和每穗成粒数[23]。大穗型品种穗粒数、穗数与产量呈正相关，多穗型品种穗粒数、穗数与产量也呈正相关[24]。高产与优质之间存在一定的矛盾，培育既高产又优质的粳稻新品种是寒地水稻高产育种的难点[25]。低温是限制水稻生产的主要因素之一，具有周期性、突发性和群发性等特点。1964-2002年的40年间，冷害出现29年次，比例为30.2%，低温造成的减产多在20%以上，甚至绝收[26]，2002年的低温冷害造成黑龙江省水稻平均减产7%～8%，有的品种（系）空壳率甚至达到70%以上，损失严重[27]。稻瘟病是寒地水稻的主要病害，选育多抗性品种是生产上的迫切需要，也是品种高产稳产性的重要保证[25]。为此，在黑龙江特殊生态环境条件下，选育高产稳产优质等优良性状集成的品种难度较大。

3 绥粳18选育创新点

3.1 实现了高产、稳产、多抗、优质等优良基因累加聚合的目标

绥粳18历经14年选育成功，具有高产稳产、品质优、抗逆性好等特点。

3.1.1 高产稳产

2011年黑龙江省区域试验，平均产量8 238.4 kg/hm2；2012年区域试验，平均产量8 714.2 kg/hm2；2013年生产试验，平均产量7 987.1 kg/hm2。3年21点次试验平均产量8 222.6 kg/hm2。2013年高产攻关田，产量达9 750.0 kg/hm2。

3.1.2 品质优

香味清淡适口性好，出糙率80.9%～82.2%，整精米率67.2%～72.3%，垩白粒率4%～10%，垩白度0.8%～2.6%，直链淀粉含量（干基）17.67～19.11%，胶稠度 70～73 mm，食味品质80分，各项指标均达到国家《优质稻谷》标准2级。其中，整精米率、垩白粒率达国家《优质稻谷》标准1级。

3.1.3 抗病、耐冷性好

2011-2013年由黑龙江省农作物品种审定委员会指定单位鉴定，3年抗病接种鉴定结果：叶瘟1～3级，穗颈瘟1～1级。3年耐冷性鉴定结果：处理空壳率4.94%～8.59%。

3.1.4 抗倒性强

在黑龙江省绥化市北林区秦家水稻种植区，2012年8月28日受台风“布拉万”的影响，哈尔滨周边及绥化、牡丹江部分市县水稻等农作物出现不同程度倒伏，由于该品种秆强韧性好，与周边相同熟期的主栽水稻品种严重倒伏相比，没有出现倒伏现象。2014年推广以来，生产中没有出现倒伏的报道。

3.2 成功构建了香粳稻核心基因库，为选育寒地香粳稻新品种奠定了重要基础

图1 绥粳18系谱图

摸清了其亲本绥粳4号、绥粳3号的血缘关系和植物学性状特性。母本绥粳4号优良基因库丰富，拥有香稻资源莲香1号（细胞质来源于籼稻[28]，绥粳4号香味源自亲本中的香型籼稻种质莲香1号[29]，2000年以前衍生3个水稻品种[30-32）]，省内合江地区农科所选育的合江18（具有石狞白毛[33]耐寒抗倒特性），1973年引入的日本优质稻种资源松前（具有早熟优质特性[34-35]，20世纪70至80年代黑龙江水稻骨干亲本，衍生通系112等10多个品种[2]），吉林省审定具有籼粳杂交血缘的吉粘2号[36]（粘稻、中矮秆、株型紧凑、叶片上举、抗寒等特性）。绥粳3号是由藤系138（1991年国家审定品种，在吉林、黑龙江、河北、新疆等适应区种植，2002黑龙江种植面积达20.9万hm2[21]，适应性好、配合力高、遗传基础广[37-38]，成为黑龙江省20世纪90年代水稻育种骨干品系，衍生出绥粳3号等20多个品种[2]。）与省内优良品系垦87-239（具有虾夷[39]矮秆、多蘖、穗数型品种特性，对黑龙江水稻由穗重型向穗数型或中间型株型改良发挥了重要作用，也有滨旭[40]抗寒等特性）杂交选育而成。2000-2016年，以绥粳4号为亲本选育水稻品种14个，占同期黑龙江省审定品种数的6.3%；以绥粳3号为亲本选育水稻品种16个，占同期全省审定品种数的7.2%，确立了绥粳4号、绥粳3号为骨干亲本的地位。通过引进累加骨干亲本绥粳4号香味、优质、抗寒、抗倒基因和绥粳3号丰产、稳产、耐冷、抗病、抗倒等优良基因，成功构建了绥粳18香粳稻核心基因库，为今后选育寒地香粳稻新品种奠定了重要基础。

3.3 创新了育种思路与方法，解决了寒地香粳稻品种改良创新的技术难点，提高了寒地香型粳稻育种效果

紧扣育种目标：课题组根据所在生态区域特点，结合水稻安全生产与寒地稻作持续发展的需要，按照前瞻引领性与当下生产需要紧密结合的思路，坚定育种目标不动摇。即在选育香型优质粳稻的前提下，重点开展熟期适宜且高产、稳产、抗病、耐寒、抗倒等性状多优集成的突破性水稻品种的选育工作。

正确选择亲本：摸清亲本血缘，明确性状特性，亲本各性状要尽量优势互补，取长补短。在寒地生态条件下，亲本之一选择育种目标设定的生态类型，其他亲本选择跨度为一个积温区且偏早的生态类型品种。以具有主要育种目标即香粳型的亲本为母本，以当地当前大面积推广的优良品种为亲本。

适宜杂交方法：从育种实践出发，在相应生态区域，选择单交组配杂交方法选育新品种，既简单且有效。

强化压力选择：加大田间选择压力，耐冷、抗病与抗倒多种性状压力筛选同时进行，提前品质鉴定世代。选择“三区一圃”，即适宜积温区、稻瘟病重发区和冷水灌溉区共存设圃，F2～F5压力选择熟期、抗病性和耐冷性，按310～320穗/m2（单株分蘖9个左右）、每穗粒数105～100粒、千粒重26～27 g的产量构成因子选择丰产性，严格淘汰，先选组合系，后选单株。其中，F2～F3代通过“口嚼鼻闻”选择香味；F4～F5代通过品质分析和食味品尝选择香味；F6～F7代主要考虑丰产性、稳产性、整齐性和抗性。

明确鉴定效果：异地相应生态区、不同年份间鉴定水稻新品种的香味变化和丰产性、稳产性、抗病性、耐冷性，明确其植物学特性和推广价值。

3.4 育成了广适性香粳稻品种，拓宽了种植区域与推广范围

黑龙江水稻种植积温跨越大，第一至第四积温带≥10℃积温在1 800℃～2 800℃之间。审定报告中绥粳18种植需活动积温2 450℃，生育期134 d左右，主要适宜在黑龙江第二积温带种植。2014-2017年绥粳18累计推广 142.0万 hm2，2017年达 66.2万 hm2，较2014年扩大了6.5倍。种植推广过程中发现，绥粳18的生育期具有一定的弹性，适宜范围较广，即在一定生态区域内，随着生态条件的变化而发生相应的变化。在第一积温带的阿城市平山镇（活动积温2 946℃左右）、太平区民主乡（活动积温2 700℃左右）、泰来县胜利乡（活动积温2 930.6℃左右），5月20-23日种植，生育期137 d左右，较当地品种早2～3 d，正常成熟不早衰，产量在8 520～8 762 kg/hm2之间；在第三积温带的富锦市长安镇（活动积温2 400℃左右）、绥滨县忠仁镇（活动积温2 250℃左右）、通河县凤山镇（活动积温2 200℃左右）、绥棱县泥尔河镇（活动积温2 380℃左右），5月15-18日种植，生育期130 d左右，较当地品种晚1～2 d，正常成熟，产量在8 456～8 662 kg/hm2之间。这样拓宽了绥粳18的种植适应区域，解决了寒地生态条件复杂、种植区域要求严格、难以高产稳产的难题。

3.5 将绥粳18成功应用于“育繁推、产加销”一体化中，实现了成果产业化，为推进农业供给侧结构性改革、加快寒地稻米产业化发展注入新动能

绥粳18前期田间选育是由黑龙江省农业科学院绥化分院科研团队完成，全省区域试验、生产试验及审定是由全国首批“育繁推”一体化企业黑龙江省龙科种业集团有限公司完成。该品种审定后，良种经销权（5年）有偿转让给专业经营水稻品种的绥化盛昌种子公司，绥化分院科研团队和龙科种业集团负责技术支撑和原种供应。绥粳18推广以来，凭借其“好种”即丰产性、抗倒性好、耐冷抗病性强等特点得到了农民的认可，凭借其稻米“好加工”、“好吃”、“好卖”，即出米率高、优质、有香味等特点，得到了稻米加工企业、经销商和消费者的认可。同时，种子公司采取区域授权经营和水稻专业合作社直供的方式，良种经营量逐年增加，满足了生产需求。绥粳18的推广实现了选育、繁殖、推广、加工和销售的有机结合，科研、种子企业和稻米加工、销售企业各业务单元间强强联合、优势互补，共同推进了该品种稻米产业需求拉动的供给侧结构性改革开发，为加快寒地稻米产业化发展注入了新动能。