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粳型杂交稻在辽宁地区的选育进展概况、推广优势及发展建议

2023-09-25王寒梅

北方水稻 2023年4期
关键词:发展建议

摘  要:介绍了辽宁省粳型杂交稻选育工作的进展概况,分析了粳型杂交稻在抗逆性、稻米品质、产量与效益等方面的推广、发展优势。在多元化的市场需求下,加强粳型杂交稻的选育和推广,有助于辽宁地区稻米产量、品质的提升和地区品牌的建立,对辽宁稻米产业的可持续发展具有推动作用。

关键词:粳型杂交稻;辽宁地区;选育进展;推广优势;发展建议

收稿日期:2023-02-21

作者简介:王寒梅(1966-),女,研究员,主要从事水稻新品种选育及高产栽培技术研究。

Progress of Breeding, Advantages of Promotion and Development Suggestions of Japonica Hybrid Rice in Liaoning Province

Wang Han-mei

(Shenyang Academy of Agricultural Sciences, Shenyang 110034, China)

Abstract: The progress of japonica hybrid rice breeding in Liaoning Province was introduced. The advantages of japonica hybrid rice in stress resistance, rice quality, yield and benefit were analyzed. Under the diversified market demand, strengthening the breeding and promotion of japonica hybrid rice is conducive to the improvement of rice yield and quality and the establishment of regional brand in Liaoning, which has a role in promoting the sustainable development of Liaoning rice industry.

Key words: Japonica hybrid rice; Liaoning region; Breeding progress; Promotion advantage; Development proposal

水稻是我国重要的粮食作物,我国65%以上的人口以稻米为主食。随着人们生活水平的提高,市场对优质稻米的需求日益扩大,选育和推广产量高、品质优、抗性强的水稻良种,生产出满足市场需求且经济效益高的稻米,成为当前水稻产业的发展方向。

辽宁省是北方粳稻主产区之一,在辽宁地区,粳型杂交稻与传统粳型常规稻相比有更突出的抗性与产量优势;但基于辽宁省水稻生产特点,辽宁地区水稻种植多年来一直以粳型常规稻为主,粳型杂交稻种植面积不大。随着育种技术的进步,粳型杂交稻的食味品质有了大幅度提升,也因其日渐优良的食味品质,种植户对粳型杂交稻的认可度不断提高,在多元化的市场需求下,辽宁地区粳型杂交稻的种植面积有逐年增加的趋势。当前形势下,发挥地緣优势,发展粳型杂交稻,是实现辽宁水稻提质增产的重要手段之一。

1  辽宁省粳型杂交稻选育工作进展概况

我国对粳型杂交稻的研究最早始于1965年[1],辽宁省从20世纪70年代开始开展粳稻杂种优势利用研究,分别通过回交转育和人工制恢途径,先后育成不育系和恢复系。1975年,辽宁省农业科学院杨振玉创造性地采用“籼粳架桥”人工制恢技术,将籼稻中的恢复基因引入粳稻中,成功解决了BT型雄性不育系恢复基因资源匮乏的问题,育成了高配合力恢复系C57,实现了BT型杂交粳稻的三系配套,为粳稻杂种优势利用奠定了基础;育成的第一个大面积应用于生产的强优势杂交粳稻组合黎优57(辽优1号),掀起北方杂交粳稻研究与应用的高潮。20世纪80年代末,通过引入广亲和基因育成了形态偏籼的特异亲和粳型恢复系C418。C418的育成进一步促进了南北杂交稻的发展,以C418为亲本组配出了一系列杂交稻组合,如屉优418、泗优418、9优418等[1],目前大多数恢复系是以C418为骨干亲本。1998年通过审定的屉优418、辽优3225,成果水平达到国际先进。到2000年,由C57、C418配制并审定的组合,在辽宁及北方稻区累计推广155万hm2,取得了显著的社会经济效益[2]。

经过多年实践和积累,辽宁粳型杂交稻选育工作在不育系和恢复系的改良上取得了极大的突破。针对不育系花时晚、柱头外露率低的问题,辽宁省农业科学院开展了不育系柱头外露率的遗传改良,将籼稻中的高柱头外露率基因引入粳稻,育成了一批高柱头外露率粳型不育系,如辽105A、辽5216A、辽99A等[1]。育成一批优质、广亲和恢复系(如C415、沈恢9等),并利用已育成的优质不育系和恢复系组配出一系列优质强优势杂交粳稻新组合。其中辽宁省农业科学院育成多个辽优系列杂交组合,如辽优5218、辽优1518、辽优16、辽优14、辽优5273,辽优0201、辽优1052、辽优9573、辽优20、辽优2006、辽优2015、辽优2016、辽优5206、辽优9906、辽16优06、辽73优62、粳优558、粳优106、粳优165等[1]。辽优1052、辽优2006等在生产上得到了大面积推广应用。

沈阳市农业科学院于2005年配制成杂交粳稻组合沈优1号,产量优势突出、抗病优势明显,2010年通过辽宁省审定。此后沈阳市农业科学院与其他院所合作,应用分子标记辅助育种技术开展稻瘟病抗性基因分子标记辅助选择、香味基因分子标记辅助选择、粳型不育基因和恢复基因分子标记辅助选择相关工作。2018年,沈阳市农业科学院培育的沈6优09和沈9优09通过辽宁省审定,因其在产量和抗病性方面优势突出,在辽宁南部地区推广面积逐年递增。

辽宁省内的主要水稻育种机构,除农业科研院所和高校外,还有多家实力雄厚的企业,育种企业的加入是社会资本对农业科研领域的重要补充和支持。2013年,东港市示范繁殖农场育成的港优1号通过辽宁省审定;2022年,港优5号通过审定。

近年来辽宁地区选育出的粳型杂交稻品种,以辽宁省农业科学院的辽优系列、沈阳市农业科学院的沈优系列、东港市示范繁殖农场的港优系列为主,其中不乏强优势杂交粳稻新品种(如辽丹67优89、辽优919等)和高食味杂交粳稻新品种(如粳优653等),这些品种在生产上具有良好的应用前景,对提高辽宁省稻米产量和质量水平起到了积极的推动作用。

先进的科研水平是保障育种研究成功的重要因素。辽宁省农业科学院利用水稻8K SNP芯片对137份北方杂交粳稻亲本进行遗传多样性、群体结构和籼稻基因型比例分析,解析北方杂交粳稻亲本的遗传背景,明确材料之间的遗传差异,对指导北方杂交粳稻育种实践具有重要意义[3]。

2  粳型杂交稻的推广、发展优势

2.1  抗逆性优势

强健的根系是保障水稻在逆境下正常生长的重要前提。研究表明,在多数根系形态性状及根系吸收面积上,两系法杂交稻>杂交籼稻>杂交粳稻>常规籼稻>常规粳稻;在根系活性上,三系杂交籼稻>杂交粳稻>常规籼稻>常规粳稻>两系法杂交稻;杂交水稻的每株根干重、每株不定根总长、每条不定根长、最长根长、每株根系活性、根系活跃吸收面积显著或极显著地高于常规水稻[4]。因此,相较于常规稻,粳型杂交稻在应对气候变化和环境压力方面具有优势。

在辽宁地区,粳型杂交稻由于具有优良的遗传基础,在逆境下的表现优于常规稻。在植株生理和植株性状方面,抗旱、抗盐碱等逆境生理生化机制使粳型杂交稻能够适应不同的生态环境,抗风、抗倒伏等性状可以让粳型杂交稻在恶劣天气条件下保持稳定的生长状态。粳型杂交稻能在逆境下保证较高的产量和品质,在发生极端天气的情况下减少稻米损失率,从而大大提高稻米的生产稳定性。

相较于传统的常规稻,利用了杂种优势的粳型杂交稻在抗病虫性方面具有更强的优势。对于常见的病虫害如稻瘟病、稻瘿蚊、稻飞虱等,粳型杂交稻的抗病程度均显著高于常规稻。福建省农业科学院利用分子标记手段以骨干恢复系福恢676为轮回亲本,应用“低代分离群体田间表型+单株鉴定与高代稳定株系室内筛选+分子验证”相结合的方法,创制了聚合3个水稻褐飞虱、白背飞虱抗性基因(qSI-4、Bph14、Bph15)的恢复系及组合,这些材料对飞虱的抗性显著提高[5]。随着生物技术的应用,杂交稻利用基因技术对特定基因位点进行控制,不限于对稻飞虱等重要虫害表现出高抗性;在高效引入优势基因上,杂交稻相较于传统常规稻有更大的发展潜力。

2.2  稻米品质优势

相较于常规稻,粳型杂交稻蛋白质、脂肪和维生素等含量更高,营养价值更高。随着育种技术的不断进步,粳型杂交稻在食味品质方面越来越符合消费者的口感需求。一些高品质的粳型杂交稻除了籽粒形态饱满、米粒不易破碎外,米饭晶莹剔透有香气,且具有糯性和黏性,口感劲道。

随着辽宁地区粳型恢复系的选育取得进展,沈优系列和辽优系列有多个品種的米质在优质3级以上,多个品种具有高食味性的特点。目前,辽宁省内市场对高品质稻米的需求逐年增加,沈6优09、沈9优09等粳型杂交稻作为高品质稻米的代表,在市场上备受青睐。辽优系列、港优系列、沈优系列的多个粳型杂交稻品种在辽宁省的推广面积逐步增加。

粳型杂交稻的米质表现能够满足消费者不断提高的稻米品质需求,也更符合辽宁利用地缘优势发展地方特色稻米品牌的产业发展需求。

2.3  产量与效益优势

2.3.1  产量优势  相较于传统的常规稻,粳型杂交稻增产显著。从多年试验和生产来看,粳型杂交稻的单产比传统常规稻普遍提高10%以上,甚至可提高20%以上,而且抗逆性更强、生长发育速度更快。

2.3.2  节本增效优势  粳型杂交稻的生产能够在诸如机械化收割、肥料及药剂使用、人工投入等多方面节约生产成本,提高经济效益和生态效益。

(1) 机械化收割减损增效。首先,粳型杂交稻植株生长旺盛,高度整齐,茎秆直立、粗壮,抗风、抗倒伏能力强,不仅可以避免秋季收割时因倒伏造成的损失,而且在机械化收割过程中能够有效降低收割机的故障率和卡秆率,提高机械化收割效率。其次,粳型杂交稻的稻穗结实度高、株高适中且穗位较低、穗型松散,易于收割和后续处理,同时也减少了稻谷在收割过程中的脱粒量,能够更好地承受机械化收割带来的振动和摩擦,减少稻穗掉落和损坏。此外,粳型杂交稻茎秆较硬、叶面平整度好,不易被收割机损坏、利于清选,能够有效降低机械化收割的成本。

(2) 药肥减量节约成本。一方面,依托于强健的根系,粳型杂交稻能够更好地吸收土壤中的养分,提升肥料利用率,降低肥料施用量;另一方面,粳型杂交稻在育种过程中更为突出地体现了抗逆的特性,尤其是抗虫性的提高,在降低农药施用量上发挥了极大的作用。同时,在粳型杂交稻种植生产中推广绿色防控技术,降低农药施用量,是保障农业可持续发展的需要,也是实现农业防治、遴选优质高产品种的切实需求[6]。

(3) 有效减少人力投入。从人力成本角度来看,粳型杂交稻较高的抗逆性能够减少农药的施用频次和施用量,从而有效减少病虫害防治方面的人力投入;粳型杂交稻的性状相较于常规稻更适合机械化种植、更容易实现作业的标准化和规模化,机械化作业率的提高,也能够大幅度降低人工成本。

综合来看,粳型杂交稻的生产可以在提高机械化作业效率、保证稻米质量、提高稻米产量的同时降低生产成本,提高稻农的经济效益。药肥合理减量,一定程度上避免了资源浪费,也减少了对土地和生态环境的不利影响,从而使水稻生产更加环保和可持续。

3  粳型杂交稻的发展趋势和建议

多元化的市场需求,给水稻育种带来了更多的可能性。随着科技的进步,粳型杂交稻育种工作者们将拥有更丰富的试验基础和更广阔的研发空间,根据人们对稻米不同层次的需求,更加精确地筛选育种材料,通过基因编辑等方法培育出类型不断丰富、更具特色和优势的水稻品种。

辽宁具有得天独厚的气候优势和地理优势,应充分利用优势,结合市场需求,拓宽育种思路,适当加大粳型杂交稻的育种投入,完善育种技术体系,加大育种创新攻关力度,充分发挥粳型杂交稻的杂种优势,通过提高粳型杂交稻的稻米产量和品质,实现高效农业与优质稻米的双赢,提高辽宁稻米产业竞争力。

首先是顺应市场需求,筛选符合需求的粳型杂交稻品种,打造地区拳头品牌。加强适宜品种的选育和推广,通过不断筛选改良,提高产量、提升稻米品质,从基础上提高品牌竞争力。

其次是加强优质高食味的粳型杂交稻新品种选育,大力发展优质食味稻米,加强地区品牌建设。研究表明,高食味值品系的典型特征是粒型较长、蛋白质含量和消减值较低,当消减值在1 005.5 cP左右时食味表现最好[7]。据此筛选材料,或有利于提高稻米食味品質。

此外,在完善和延伸产业链、优化产业布局、加大产品精深加工开发力度、加强地区品牌宣传、构建线上线下供销网络等方面,辽宁粳型杂交稻还有很大拓展空间。

加强粳型杂交稻的选育、推广与发展,能够助力辽宁地区稻米产量与品质的提升,助力辽宁稻米产业打造地区品牌,进一步提升地区品牌的知名度和市场竞争力,强化产业带动作用,从而推动辽宁稻米产业和地区农业的可持续发展。

参考文献:

[1] 隋国民.杂交粳稻研究进展与发展策略[J].辽宁农业科学,2018(1):51-55.

[2] 华泽田,张忠旭,王岩,等.北方超级杂交粳稻育种进展[J].中国稻米,2002(2):30-31.

[3] Gao H, Ma ZB, Wang YZ, et al. Analysis of parental genetic diversity and its impact on grain yield and quality of japonica hybrid rice in northern China[J].The Crop Journal, 2022, 10(3): 904-910.

[4] 董桂春,王余龙,王坚刚,等.不同类型水稻品种间根系性状的差异[J].作物学报,2002,28(6):749-755.

[5] 谢华安.杂交水稻抗病虫育种实践与思考[J].中国稻米,2020,26(1):1-5.

[6] 温湛兰.绿色防控在杂交水稻制种上的应用研究[J].种子科技,2022,40(10):100-102.

[7] 孙丽丽,贾浩杨,李坤译,等.辽宁水稻新品系产量与米质的关系及高食味品系特征分析[J].中国稻米,2022,28(3):52-57.

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