半彎曲重穗大粒型粳稻理想株型育種

于福安 于澎湃 顧紅艷 鄭愛(ài)軍 楊慶文 盧東琪 吳克嶺

（1 天津市優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品開發(fā)示范中心/天津市原種場(chǎng)，天津301505；2 天津市農(nóng)業(yè)發(fā)展服務(wù)中心種植業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)部，天津300061；3 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所，北京100081；第一作者：yufuan@163.com）

我國(guó)水稻育種長(zhǎng)期處于國(guó)際領(lǐng)先地位，從育種理論與實(shí)踐上主要經(jīng)過(guò)了從矮化育種到雜種優(yōu)勢(shì)利用與理想株型育種的三次突破。雜種優(yōu)勢(shì)利用主要應(yīng)用在南方秈稻產(chǎn)區(qū)，北方粳稻產(chǎn)量突破主要是理想株型育種——直立穗型品種創(chuàng)新與應(yīng)用。水稻株型主要分直立穗型、彎曲穗型、半直立穗型三種類型[1]。直立穗型品種株型緊湊、葉片及穗直立，穗長(zhǎng)16 cm 左右，通風(fēng)透光好，光能利用率高，抗倒伏，高產(chǎn)，但食味品質(zhì)一般[2]；半直立穗品種性狀特征多趨向于直立穗型品種；彎曲穗型品種葉片較長(zhǎng)，穗長(zhǎng)20 cm 左右，省肥、生長(zhǎng)快、品質(zhì)優(yōu)、抗性好，通風(fēng)透光性、抗倒伏性、產(chǎn)量普遍低于直立穗型品種。大粒品種高產(chǎn)被認(rèn)為是一種普遍趨勢(shì)[1]，但大粒品種普遍存在結(jié)實(shí)率低、籽粒飽滿度差、精米率低、堊白度高等缺陷，產(chǎn)量與品質(zhì)、產(chǎn)量與抗性相互制約。隨著國(guó)家糧食政策向綠色優(yōu)質(zhì)發(fā)展傾斜，建立在綠色優(yōu)質(zhì)基礎(chǔ)上保證抗性品質(zhì)產(chǎn)量的統(tǒng)一是育種工作者探討的方向。因此，如何有效改良水稻株型，提高植株光能利用效率，協(xié)調(diào)產(chǎn)量性狀，增強(qiáng)抗病、抗蟲、抗倒伏、抗不良環(huán)境等能力，使品質(zhì)、抗性、產(chǎn)量等有利性狀聚合，選育順應(yīng)綠色高質(zhì)量發(fā)展的品種是水稻育種領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)難題。

1 創(chuàng)新半彎曲重穗大粒型粳稻理想株型

圖1 半彎曲重穗大粒型粳稻育種技術(shù)路線

通過(guò)30 多年不斷探索，在廣泛引進(jìn)篩選評(píng)價(jià)國(guó)內(nèi)外種質(zhì)資源與優(yōu)質(zhì)抗逆超高產(chǎn)形態(tài)特征研究的基礎(chǔ)上，經(jīng)彎曲重穗型、半彎曲穗型、彎曲重穗大粒型優(yōu)質(zhì)抗逆高產(chǎn)品種的架橋式集成創(chuàng)新，提出了半彎曲重穗大粒型粳稻育種技術(shù)路線（圖1），建立了半彎曲重穗大粒型粳稻理想株型。該株型品種具有前期物質(zhì)積累多，抽穗后轉(zhuǎn)運(yùn)能力強(qiáng)，籽粒充實(shí)度好的特點(diǎn)，源足、庫(kù)大、流暢。主要性狀特征：株高100 cm 左右，莖稈強(qiáng)韌，節(jié)間短；葉姿挺立，葉片短寬厚，葉片與莖稈夾角小，葉穗差（劍葉葉尖-穗尖）2～3 cm，葉片壽命長(zhǎng)，成熟期活葉片3 片以上；根多、根粗、根長(zhǎng)，有效穗數(shù)19 萬(wàn)/667 m2左右，穗長(zhǎng)20 cm 左右，穗大粒多、長(zhǎng)粒型大粒，單穗質(zhì)量5.0～5.5 g，結(jié)實(shí)率92.0%以上，千粒重30.0～33.0 g，穗彎曲點(diǎn)距穗節(jié) 8～11 cm，一次枝梗數(shù) 13～15 個(gè)，枝梗與穗軸結(jié)構(gòu)緊湊，各部位籽粒同步灌漿、同期成熟，無(wú)兩段灌漿現(xiàn)象；品質(zhì)達(dá)部標(biāo)優(yōu)質(zhì)食用稻1～2 級(jí)。

2 培育出優(yōu)質(zhì)抗逆超高產(chǎn)粳稻品種津原89

按照半彎曲重穗大粒型粳稻育種技術(shù)路線，在創(chuàng)新彎曲重穗型品種津原45[3]、半彎曲穗型品種津原11[4]、彎曲重穗大粒型品種津原E28[5]等的基礎(chǔ)上，育成了半彎曲重穗大粒型優(yōu)質(zhì)抗逆超高產(chǎn)品種津原89[6]。該品種2015 年通過(guò)天津市農(nóng)作物品種審定，全生育期175 d，株高104.2 cm，莖稈強(qiáng)韌，莖節(jié)7 個(gè)，節(jié)間短，抗倒伏；葉片短寬厚，劍葉與莖稈夾角15°，葉穗差2.6 cm，成熟期活葉片4 片；單叢根數(shù)956 條，根長(zhǎng)60.3 cm，根粗 1.1 mm；有效穗數(shù) 17～19 萬(wàn)/667 m2，穗長(zhǎng) 21.5 cm，穗粒數(shù)185.4 粒，單穗質(zhì)量5.3 g，結(jié)實(shí)率93.1%，千粒重30.8 g，一次枝梗14 個(gè)，灌漿快、上下籽粒同期成熟，沒(méi)有兩端灌漿現(xiàn)象。2016 年以來(lái)在京津冀稻區(qū)種植，產(chǎn)量普遍在800 kg/667 m2左右，2017 年百畝片單產(chǎn)達(dá)930 kg/667 m2，在鹽堿較重稻田種植，單產(chǎn)也可達(dá)到 700～760 kg/667 m2。2018 年受極端高溫、低溫多發(fā)的影響，大多數(shù)品種減產(chǎn)20.0%左右，而津原89 僅減產(chǎn)5.0%左右。2019 年在天津市種植3.7 萬(wàn)余hm2，覆蓋率達(dá)80%，并推廣到河北、山東等地，成為京津冀稻區(qū)面積最大的主栽品種，年推廣面積6.7 余萬(wàn) hm2，數(shù)個(gè)千畝以上片產(chǎn)量850 kg/667 m2左右，多個(gè)百畝片產(chǎn)量超過(guò)900 kg/667 m2。2018 年據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心（武漢）檢測(cè)，品質(zhì)達(dá)到部標(biāo)優(yōu)質(zhì)食用稻1 級(jí)。

津原89 高抗條紋葉枯病、抗胡麻葉斑病和灰飛虱、中抗稻曲病和稻瘟病，據(jù)河北省濱海農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所鑒定，含有 Pita、Pigm、Pi9、Piz、Pi36、Pi37、Pid3 共 7個(gè)抗稻瘟病基因；耐鹽堿，據(jù)遼寧省鹽堿地利用研究所、江蘇省沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所試驗(yàn)鑒定和天津、河北、山東東營(yíng)等較重鹽堿地種植表現(xiàn)，能在全鹽含量4‰或CL-2.5‰、pH 值8.5 條件下正常生長(zhǎng)。多年生產(chǎn)該品種表現(xiàn)出耐高溫、耐低溫、耐陰涼、耐旱、耐缺氧等諸多不良環(huán)境的特點(diǎn)，在連續(xù)15 d 落干情況下，根系浮出地面，葉片表現(xiàn)正常，千畝片多年藕池改種的缺氧稻田產(chǎn)量786 kg/667 m2，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)產(chǎn)基礎(chǔ)上的超高產(chǎn)。該品種省肥省藥，比直立穗型品種減少25%氮肥用量，不需要防治灰飛虱和條紋葉枯病。2017 年以來(lái)津原89稻谷暢銷，每1 kg 價(jià)格比一般品種高0.2 元，稻農(nóng)增產(chǎn)增收效果顯著。2018 年通過(guò)河北省引種備案，2019 年通過(guò)山東省引種備案，2020 年在京津冀稻區(qū)覆蓋率75%左右。

3 半彎曲重穗大粒型粳稻品種遺傳力強(qiáng)、育種穩(wěn)定快

經(jīng)進(jìn)一步育種研究，半彎曲重穗大粒型粳稻品種具有遺傳力強(qiáng)、育種穩(wěn)定快的特點(diǎn)。利用津原89 作為種質(zhì)資源，與中作1169、中作12242、津育粳18、蘇秀867、寧粳 4 號(hào)、鹽粳 218、吉粳 88、龍粳 31 等國(guó)內(nèi)各地品種資源雜交，育成具有半彎曲重穗大粒型粳稻性狀特征的 TP12、TP41、TP75、TP103、TP105、TP106、TP208等19 個(gè)品種（系），河北省濱海農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所利用津原89 為種質(zhì)資源，育成了濱稻818、濱稻989 等多個(gè)品種（系），目前這些品種（系）已進(jìn)入?yún)^(qū)域試驗(yàn)階段。半彎曲重穗大粒型粳稻理想株型的創(chuàng)建，將根系發(fā)達(dá)、莖稈粗韌性強(qiáng)、葉片短寬厚壽命長(zhǎng)、葉姿挺立、光能利用率高、重穗大粒結(jié)實(shí)率高、灌漿快等眾多優(yōu)異產(chǎn)量性狀和品質(zhì)優(yōu)、抗逆強(qiáng)等優(yōu)良性狀緊密連鎖并遺傳給后代。

4 結(jié)論

京、津、冀、遼、魯、豫、贛的多位水稻育種和栽培專家對(duì)優(yōu)質(zhì)抗逆超高產(chǎn)水稻品種津原89 千畝種植片進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)產(chǎn)，并對(duì)育種者提出的半彎曲重穗大粒型理想株型進(jìn)行了深入研討，專家們一致認(rèn)為半彎曲重穗大粒型粳稻品種具有“源足、庫(kù)大、流暢”的生物學(xué)特點(diǎn)，做到了“穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重”產(chǎn)量三要素的完美結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了品質(zhì)、抗性、產(chǎn)量綜合優(yōu)良性狀的聚合，堪比常規(guī)稻中的雜交稻，且半彎曲重穗大粒型粳稻具有遺傳力強(qiáng)、育種穩(wěn)定快的特點(diǎn)，創(chuàng)新了粳稻育種技術(shù)體系和優(yōu)異性狀連鎖種質(zhì)資源，實(shí)現(xiàn)了粳稻理想株型育種的新突破。

半彎曲重穗大粒型粳稻理想株型育種是我國(guó)水稻繼矮化育種、雜種優(yōu)勢(shì)利用后水稻理想株型育種的新突破。津原89 的選育實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)量、品質(zhì)、抗逆性的全面提升，較好地解決了水稻優(yōu)質(zhì)、抗逆、超高產(chǎn)難以兼顧的技術(shù)難題，成功證明了這種育種路線的先進(jìn)性，必將推進(jìn)我國(guó)的水稻育種研究再上新臺(tái)階。