推进黑龙江水稻品种创新保障国家粮食安全

■ 潘国君 赵海新 陈书强

黑龙江是我国重要的商品粮基地，粮食总产量约占全国的十分之一。2018 年9 月，习近平总书记在黑龙江考察调研时强调，“中国粮食，中国饭碗”。把饭碗端在自己手里，种子是关键。近年来，黑龙江围绕解决种源问题，从加大种子研发力度，到应用先进育种技术，全方位发力。

一、从我国水稻三次绿色革命看品种创新的重要性

我国14 亿多人口，大多数以稻米为主要食物，稻米在支撑我国粮食安全方面具有支柱作用。虽然我国水稻种植面积位居世界第二，与种植面积最大的印度相差2000 多万公顷，仅是其60%左右，但是总产量却是世界第一，这足以说明我国在水稻科技方面相对于印度及其他国家的领先程度。这一成就与新中国成立后，我国在水稻科技领域出现的三次绿色革命息息相关。这三次革命分别是：水稻矮化育种、杂交稻育种和超级稻育种。第一次绿色革命水稻矮化育种由广东省农科院黄耀祥院士提出并实践，以1959 年水稻品种“广场矮”的育成，标志着理论成为现实。矮化育种解决了水稻倒伏减产、收获指数和产量不高的问题，开辟了水稻育种的新途径，对后来水稻株型的发展产生了根本性的影响，是中国水稻育种史的第一个里程碑，引领了中国农业第一次绿色革命，为解决中国人民的温饱问题发挥了巨大作用。第二次绿色革命以1970 年袁隆平院士团队成员李必湖发现的“野败”为起始，通过一批科学家10 余年的努力，以1980 年“汕优63”的成功育成推广，标志着“三系杂交水稻”获得成功，1985 年“光周期敏感核不育水稻”的育成标志着“两系法杂交水稻技术”获得成功。第二次绿色革命是第一次绿色革命的延续，许多水稻界科学家如颜龙安、谢华安、石明松等均作出了重大标志性贡献。1996年由沈阳农业大学杨守仁先生等建议实施的超级稻育种计划项目“水稻超高产育种”获得农业部支持，列入了国家重大科研项目，由此拉开了水稻第三次绿色革命序幕，由此水稻产量逐年跃升，到今日已突破18000kg/hm2，袁隆平院士为此作出了重大贡献。经历三次绿色革命过后，水稻产业的进一步发展与提升，需要新的理论与尖端技术解决，方能使我们继续站在水稻产业的前沿。

二、从龙江水稻品种创新成就看保障国家口粮安全的可行性

黑龙江省水稻种植面积、总产、人均生产量和商品量全国第一，是我国粮食安全的“压舱石”。2019 年黑龙江省水稻种植面积5718.9 万亩，占全国粳稻种植面积50%左右，总产2663.5万吨，人均生产稻谷量710.1 公斤，是全国平均水平（149.7公斤）的4.7倍，商品量2327.2万吨。

“十三五”期间，全省水稻品种获得省部级以上成果奖励20 项，其中，国家科技进步二等奖1 项。“寒地早粳稻优质高产多抗龙粳新品种选育及应用”于2017 年获得国家科技进步二等奖，并入选国家“十三五”十大农业科技标志性成果，标志着我国寒地早粳稻育种取得了历史性重大突破，在产量、抗性、适应性、应用面积等方面超过国内外同类稻区的著名品种，达到世界领先水平。其中“龙粳31”最大年种植面积1692 万亩（2013 年），占全国粳稻品种面积的15.1%，创全国粳稻年种植面积的历史纪录，累计种植面积超过1.0 亿亩，最大种植面积近20年全国第一。“龙粳31”等系列品种在寒地稻作区的覆盖率从2003 年最低谷的4.6%上升到2013 年最高的50.8%，日本品种“空育131”从2004年最高的53.8%下降到现在的零种植。

近年来，黑龙江省水稻品种创新能力显著增强。一是新品种数量大幅增加。据统计，1982～2020 年全省审定品种538 个，其中2016～2020年审定266个，占49.4%。二是品种的食味品质国内领先。“五优稻4 号”连续三届获得黑龙江中国国际大米节金奖和全国第一届、第三届优质米评选金奖，“龙稻18”“松粳28”“松粳22”“益农稻12号”“松粳29”获得第一届和第三届全国优质米评选金奖。三是新品种权保护数量大幅增加。据统计，全省申请植物新品种权787 个，其中，2016～2020 年申请植物新品种权527 个，占总数的67.0%；全省获得植物新品种权320 个，其中，2016～2020 年获得植物新品种权262 个，占总数的81.9%。四是水稻种业综合实力明显提升。近年来全省水稻种业综合实力在全国排名持续上升，垦丰种业、富尔农艺、龙粳种业等常规稻经营量进入全国前五强。“十三五”期间，由企业审定品种127 个，占审定数量的47.7%，2020年企业审定品种70个，占审定数量的56.5%。

三、从寒地水稻育种存在的问题定位未来发展目标

一是种质资源遗传基础狭窄，选育突破性大品种难度增大。寒地稻作区特殊的生态环境决定了品种的特殊性，由于水稻生育期短、活动积温少，国内外许多品种很难正常成熟，因而造成种质资源与我国其他地区相比要少。据统计，我省在1956 年、1962 年和1982 年进行了3次品种资源征集工作，共征集了1406 份材料，经过整理归并和筛选，保存了838 份材料，其中304 份（地方品种125 份、审定品种108 份、国外品种71 份）贮藏在国家资源库中，2005 年再次入库86 个审定品种。黑龙江目前共保存的水稻种质资源材料2060份（审定品种302份，农家品种177 份，品系1510 份，国外品种71 份），保存在哈尔滨种质资源库中，占全国的4.1%，其中贮藏在国家资源库中的寒地水稻种质资源材料390 份，约占全国的0.78%。目前，我省对现有种质资源有利基因挖掘得少，只是停留在保存状态，且在育种过程中创制的许多中间材料随着新品种的育成而完成，没有很好地保存，有许多品种在审定1～2 年后连原品种种子都找不到。而且，品种同质化相对较高，可用于育种的关键新种质材料缺乏，选择亲本难度大。由此可以看出，寒地水稻种质资源的匮乏程度，种质资源创新与新品种选育的难度。

二是现代分子生物技术与传统育种技术结合不紧密，缺少顶层设计和统筹。目前分子生物学在非主要农艺性状上的研究较多，在主要农艺性状上研究较少，而传统育种则最关注的就是主要农艺性状关键基因挖掘和利用。非主要农艺性状研究相对容易，主要农艺性状研究相对较难并且耗时较长。如寒地水稻生产一直存在稻瘟病和低温冷害频发问题，严重影响稳产，而在早粳稻育种中缺少抗病和抗冷的基因，目前已鉴定出大约100 个抗稻瘟病基因和500个抗病基因相关的数量性状位点，在水稻基因组中被鉴定和定位的基因中，已有37 个抗稻瘟病基因被成功克隆，但真正在寒地水稻育种中能够应用的却很少，耐冷基因大多数是苗期的，而寒地水稻育种中存在的问题主要是生育中期的障碍型冷害和生育后期的灌浆期冷害。因此，要针对生产中存在的主要问题，做好顶层设计，统筹兼顾各方，改变评价体系，面向生产需求，联合攻关。

三是品种与水稻产业发展需求有差距，食味品质还存在差距。首先，“五优稻4 号”（稻花香类）虽然食味很好，在国内处于领先地位，但与日本“越光”品种还有差距，还需要进一步提高其口感和冷饭的食味品质。在我省，“五优稻4 号”类优良食味专用高端米品种需求大、呼声高，但生产上可应用品种数极少，主要因其综合性状差、整精米率低、抗倒能力差。其次，近年来品种审定数量越来越多，但生产上应用的高产优质多抗突破性大品种极少，造成品种同质化现象比较严重。再次，区域分布不均衡，突出问题也不一致，黑龙江省第一积温区水稻品种食味优良，但抗倒性差、产量和整精米率低；第二积温区水稻品种品质优良，但抗稻瘟病性差、产量较低；第三积温区水稻品种综合性状优良，抗性好、产量高，外观品质和加工品质优良，但食味品质与“五优稻4号”相比还有差距。

四是缺少领军人才和稳定性支持的研发团队。水稻育种是一项长期连续的工作，育成一个水稻品种最快也需要10 年以上，因此需要有一个稳定的研发团队长期坚守，久久为功。还要有领军人才统领创新团队，特别是国家级的领军人才。同时，育种等相关仪器设备不足，也影响品种选择效率。现代分子生物技术和传统育种都离不开先进的仪器设备，目前各育种部门用于水稻育种的品质分析检测、分子生物学研究相关仪器、稻瘟病抗性鉴定、冷害鉴定、耐肥抗倒筛选等仪器设备不足，田间试验设施和农机设备不完善。

要解决以上问题，应科学制定到2025 年目标：育成新品种30 个，并获得植物新品种权，创制优异育种新材料60 份，新品种推广3000 万亩。其中，突破性、综合性状好的大品种3 个，优良食味专用高端品种3 个，第一、二、三积温区分别各1 个，普通品种品质达国标二级米以上标准，第一积温区推广200 万亩，第二积温区推广1000 万亩，第三积温区推广1800 万亩。第一积温区育成新品种10 个，4 个品种食味达国标一级米，产量指标500 公斤/亩；5 个品种达国标二级米，产量指标550 公斤/亩；1 个优良食味专用高端品种，食味达到“五优稻4 号”水平，产量增产5%，抗病、抗倒、整精米率等重要性状优于“五优稻4 号”。第二积温区育成新品种10个，其中，3个品种食味达国标一级米，产量指标520 公斤/亩；6 个品种达国标二级米，产量指标570 公斤/亩；1 个优良食味专用高端品种，食味达到“五优稻4 号”水平，产量增产5%，抗病、抗倒、整精米率等重要性状优于“五优稻4 号”。第三积温区育成新品种10 个，其中，1 个品种食味达国标一级米，产量指标520 公斤/亩；8 个品种达国标二级米，产量指标600 公斤/亩；1 个优良食味专用高端品种，食味接近“五优稻4 号”水平，产量增产5%，抗病、抗倒、整精米率等重要性状优于“五优稻4号”。

四、多方举措实现水稻种质资源创新确保国家粮食安全

按区域建设种子低温贮藏库，加快保存入库各育种单位的中间材料。目前全省水稻育种单位超过100 家，每家都有几千甚至上万份中间材料，这其中有很多有利的基因，但都是随着新品种的育成，因为没有保存的地方，中间材料全部丢弃，这是极大的资源浪费。要加快应用生物技术手段发掘和创造种质资源新材料，应用分子标记等生物技术手段对原有的地方品种、审定品种和一些中间材料进行鉴定、发掘、定位重要目标基因，进一步归并整理保存入库，同时与常规、生物技术等手段有机结合，对重要目标基因实施定向选择和累加，有目标地创制育种新材料。

做好顶层设计，组建分子和表型育种专家团队，对重要的农艺性状开展分子与表型深层次全方位系统研究，构建培育大品种技术体系。加快转变分子生物技术研究的“脱实向虚”，要面向寒地早粳稻生产主要问题，如稻瘟病、冷害、倒伏、食味品质、产量以及广适性等主要农艺性状开展分子生物学研究，并与传统表型育种相结合，创建分子与表型育种技术体系，开创“顶天立地”研究新模式。对进入到创新团队人员，按中长期目标进行考核，建立稳定的长期奖励和评价机制，重新构建分子生物学评价新体系。政府要从政策、资金、管理等方面向创新团队倾斜，加大对研发人员科研经费、福利待遇、奖励绩效、职称晋升等支持保障力度。

面向市场需求和问题导向，建立长期稳定的品种资源发掘、鉴定和品种创新研发团队，保证按需培育新品种，保障国家粮食安全。根据寒地水稻生态特点组建不同区域的品种创新攻关团队，按区域的主要问题开展新品种攻关，寒地早粳稻第一积温区在保证现有食味品质的前提下重点提高产量、抗倒、抗病和整精米率。寒地早粳稻第二积温区全方位提高产量、抗病、抗倒和食味品质，寒地早粳稻第三积温区在现有产量和抗性的前提下提高食味品质和抗倒能力。

加大政策扶持力度，强化科技和人才支撑。加大财政扶持力度，将寒地早粳稻育种经费列入到各级财政预算，建立连续稳定的投入机制；创设重大优质水稻新品种选育推广后补助奖励机制，对年推广面积超过100 万亩以上的重大品种按贡献多少分类奖励，其中50%可以作为科研人员奖励资金。建立完善水稻品种资源、技术成果有条件共享、入股分红和权益按比例分配的开发利用机制，加强科企合作，支持和鼓励科研人员到企业兼职兼薪，挂职以及离岗创业等政策进一步细化落地，推动水稻科研育种人才、资源向企业流动，调动科研人员和种业创新积极性。