优质新型旱稻种质创新技术及新品种选育

□文/彭国威

旱稻即陆稻，虽然在我国栽培历史悠久，但过去由于其低产低质，仅作为水杂粮在边远山区和丘陵地带少量种植。但是，随着全球淡水资源日益匮乏，特别是在20世纪70年代以后，这种粗放种植方式已不再适应当今的农业生产需求，因此发展节水型旱作农业变得尤为重要。中国工程院院士卢良恕教授指出，传统水稻的进一步发展受到水资源条件的限制，加之全球变暖等问题，我国旱灾发生频率和范围加大，导致现有水稻生产规模受到影响，每年有1/4 的水稻种植面积减产。在干旱年份，水源不足或旱灾导致很多水田荒芜，无法插秧。因此，发展节水型旱作农业备受关注。

旱稻是将野生旱稻与东北的优质粳稻进行远缘杂交，并通过分子标记辅助选择等方法，最终选育成功的系列品种。该品种具有耐寒、抗旱、高产、抗病等特性。其中，“旱香1号”和“旱香2号”两个品种，2018年9月1日已经农业农村部植物新品种保护办公室初审，公告通过申请植物新品种保护权。编号为：“旱香1 号”20180142.5，“旱香2号”20180143.4，并于2022年4月20日由中国农业农村部正式授予植物新品种保护权，并且公告通过。

本研究讨论杂交水稻技术发展和“旱香”系列优质新型旱稻种质创新技术及新品种选育过程，为旱稻产业高质量发展提供了有力支撑。

一、杂交水稻技术的发展

（一）三系法杂交水稻育种技术

第一代杂交水稻育种技术采用核质互作雄性不育系作为遗传工具的三系法育种技术，通过细胞质雄性不育系、保持系和恢复系的配套来实现。该技术突破了杂种优势在自花授粉作物中的技术障碍，为水稻大幅度增产开辟了新途径。然而，该技术存在不足之处是不育性受细胞质和细胞核基因的共同控制，不育系选育效率低，配组不自由，导致双亲间遗传差异小，难以充分利用水稻杂种优势。

（二）两系法杂交水稻育种技术

两系法杂交水稻育种技术是使用可根据气候变化改变生殖特征，兼具雄性不育和正常繁殖功能的光温敏不育系水稻与其他水稻品种杂交的杂交水稻培育方法。由于光温敏不育系水稻的特性，不再需要使用保持系，便于寻找更适合的配对组合，大大提高了杂交水稻的培育便利性和粮食亩产量。

两系法杂交水稻是指以光温敏不育系为遗传工具，结合保持系进行育种的技术。虽然两系法杂交水稻克服了三系法的不足，如不育系选育效率低和遗传差异小等问题，但也存在一些不足之处。其中最明显的是光温敏不育系的育性容易受生态因子调控，如不育系的临界温度可能随着繁殖世代的增加而发生漂变，影响其实用性甚至完全丧失。

（三）以遗传工程雄性不育系为遗传工具的杂交水稻育种技术

第三代杂交水稻育种技术采用遗传工程雄性不育系作为遗传工具，以普通隐性核雄性不育系为母本，常规品种、品系为父本，研制新型杂交水稻。国家杂交水稻工程技术研究中心已建立第三代杂交水稻育种技术体系，选育出一批不育系，培育出“叁优一号”等强优组合，实现了籼、粳亚种间的优势利用。该技术自由度高，育性稳定，将成为中国杂交水稻育种技术的未来发展方向。

二、旱稻的新品种选育

（一）品种亲本

以在陕西富平黄土山崖上发现的野生旱稻做母本，黑龙江农家品种五优c-2做父本。

（二）选育过程

利用生物技术研发出全新的三系远缘杂交方法，同时结合分子标记方法进行培育，筛选出优秀的“旱香”系列旱稻品种，抗逆性极强，其抗旱机理是以野生旱稻F1代进行研究获得了优秀抗旱材料，再结合以往研究抗旱性的方法，使植株的抗旱能力因而得到加强，从而使旱稻这种作物更有高抗旱性。

将选育得到的优质的F1代种子种植，成熟期收获种子，通过组培鉴定和分子标记等方法筛选得到的F2代种子继续种植，得到F3代种子，以此往复，使优质的农艺形状稳定遗传，直到筛选得到F6 代优质的旱稻新品系。最后对F6 代通过选育扩繁，选优去劣，筛选出优秀的“旱香系列”旱稻种子。

（三）“旱香”系列旱稻品种优点

“旱香”系列旱稻品种具有很高的分蘖率，达到1∶18，生长速度快，能够适应不同的温度和湿度条件，米型为1∶2.6，每千粒重达到25.6 克，而且拥有浓烈的香气和出色的口感。旱稻胚芽香米富含肌醇（14.4 毫克／100 克）、叶酸（20.7 徽克／100 克）等多种营养素、弱碱性（pH＝7.1），能够有效改善和改善高血脂、糖尿病及孕妇等群体体质，长期食用可以调节身体酸碱平衡，增强身体免疫能力，补充人体所需的多种微量元素，是一种高营养价值的食品，具有养胃和调节血糖的功效，适宜各个年龄层食用。

“旱香”系列旱稻品种耐旱、耐瘠薄、适应性广，在重度干旱条件下仅需浇水一次即可正常生长。该品种的根系发达，根粗长，抗旱根系入地深度可达50厘米左右，营养根系能长到30厘米，可以从土壤中吸收足够的水分。其叶片的细胞液浓度较高，因此对水分的需求较低。同时，旱稻还具有良好的复水能力，即在缺水一段时间后，能够快速地恢复生长。这些特性使得“旱香”系列旱稻品种适应性较强，可以在缺水旱地、缺粮山区和肥力不高的坡地等种植环境中生长。相比于其他旱作物，如玉米和大豆，旱稻品种的耐旱性更为强大，即使在七、八月连续20天高温无雨的情况下仍能继续生长，令人惊叹。该品种珍贵稀有，仅依靠露水就可以正常生长，且具有良好的耐涝性，能够在涝灾中获得更高的产量。

旱稻与水稻产量持平，全生育期粗放式生长，免耕栽培，旱种旱管，亩产550 公斤左右，毫不逊色传统水稻产量，并从旱稻生产实际出发，结合我国北方气候特点水资源情况分析，我国北方发展旱稻的可行性极其广阔，现在也是我国旱田产业结构调整的一个重要突破口，因此我国发展旱稻前景非常好。

“旱香”系列旱稻品种具有广泛的间作和套作能力，可与多种旱田作物进行种植，适应性强，且不会受到连作障碍。因此，“旱香”系列旱稻品种有助于丰富旱地一体化种植和国家提倡的创新创业和供给侧改革，同时也为农民提供了一条可持续发展的致富之路。此外，“旱香”系列旱稻品种的投资成本仅为水稻的1/3，但其效益却是水稻的2～3倍，节约了大量的水资源，对于农业的生产和发展有着积极的影响，同时也为夏粮增产提供了重要途径，提高了我国稻米产量，降低了成本，增强了市场风险抵御能力，为农民创造了致富机会，在旱稻生产中发挥着积极的作用，并对我国今后的旱稻发展生产有着重要的推动和影响。同时“旱香”系列旱稻品种是减少农业碳排放量的优选品种。