王偉,鄭夢蘭,羅佳莉,陳鵬,童喻浩,翟榮榮,葉靖,巫明明,葉勝海*
(1.浙江安吉農(nóng)投高新集團有限公司,浙江 安吉 313300;2.梅溪鎮(zhèn)人民政府便民服務(wù)中心,浙江 安吉 313306;3.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 作物與核技術(shù)利用研究所,浙江 杭州 310021)
水稻在我國有著悠久的種植歷史,早在七千多年前,長江流域的先民們就已開始種植水稻,一直延續(xù)至今,我國有60%的人都以水稻作為主食[1]。水稻在我國糧食安全及國家穩(wěn)定上擁有重要地位。
水稻可分為粳稻和秈稻兩大類。隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展和生活水平的不斷提升,人們對稻米的要求從產(chǎn)量逐步轉(zhuǎn)移到品質(zhì)與產(chǎn)量并重。近些年來,秈米特別是早秈米,由于品質(zhì)較為普通,口感不佳,造成積壓,外銷困難[2];不僅從泰國等東南亞國家進口高端大米,用于滿足多樣化的消費需求,也從越南、緬甸等東南亞國家進口普通秈米。而粳米不僅外觀好看,且品質(zhì)優(yōu)良、口感上佳,南北方市場對粳米的需求呈現(xiàn)日益擴大的趨勢[3]。
目前我國是世界上粳稻種植面積最大且總產(chǎn)量最高的國家[4]。我國國土面積龐大,疆域遼闊,橫跨的經(jīng)度、緯度廣闊,不僅在地勢上有很大差別,氣候類型也復(fù)雜多變。我國自北而南,分屬于寒溫帶、溫帶、暖溫帶、亞熱帶、熱帶五大氣候帶。地域及氣候的多樣化造成各區(qū)域主栽粳稻品種的習(xí)性不同,稻米品質(zhì)也存在差異。本文旨在研究不同種植區(qū)域粳稻的品質(zhì)特性,為各稻區(qū)優(yōu)質(zhì)粳稻種質(zhì)的相互借鑒及優(yōu)質(zhì)粳稻品種的選育和栽培提供參考。
東北地區(qū)包括黑龍江、吉林、遼寧3個省份,位于我國的東北一角,地處中高緯度及歐亞大陸東端。東北大部分地區(qū)處于中溫帶,擁有著特殊的氣候資源特征[5]。主要表現(xiàn)為冬季漫長而嚴寒,夏季溫暖而短促,晝夜溫差大。其地形特征呈現(xiàn)為山環(huán)水繞、平原遼闊的景象,低山丘陵區(qū)是重要的糧食生產(chǎn)地和商品糧基地[6]。東北地區(qū)作為世界四大片黑土區(qū)之一,有著得天獨厚的土壤條件。黑土性狀好、肥力高、適耕性強,被譽為耕地中的“大熊貓”[7]。東北憑借著優(yōu)渥的土壤及優(yōu)良的光溫條件,成為我國的優(yōu)質(zhì)稻米生產(chǎn)基地,粳稻種植面積占我國粳稻總面積的50%以上[8]。
東北地區(qū)的粳稻,例如黑龍江省的龍粳31、龍粳14、龍粳21、綏粳18,遼寧省的雨田446、同創(chuàng)2號,吉林省的吉粳830、龍墾2208等,在東北地區(qū)的粳稻總體表現(xiàn)為直鏈淀粉含量較高,蛋白質(zhì)含量較低,米飯彈性較好,抗冷、抗倒伏等田間抗性表型較好。馬暢等[9]對東北地區(qū)的80個常規(guī)粳稻品種進行了品質(zhì)分析,發(fā)現(xiàn)部分東北主栽粳稻品種的感官評分差異較大,各品種間食味評價差異明顯,直鏈淀粉含量在12.61%~19.69%,品種堊白度總體較小。
西北地區(qū)位于大興安嶺以西,長城、祁連山與青藏高原以北地區(qū),包括陜西、甘肅、寧夏、青海、新疆五省區(qū)全境及內(nèi)蒙古自治區(qū)西部,面積約36 920 km2,幅員遼闊[10-11]。西北地區(qū)總體橫跨干旱-半干旱地區(qū),降雨量有限,蒸發(fā)量高,水土管理不善易導(dǎo)致土壤鹽漬化[12-13]。干旱區(qū)土地積鹽嚴重,多數(shù)土地已經(jīng)鹽漬化或次鹽漬化,不利于農(nóng)作物的生存[14]。為此,選育耐鹽性的水稻品種變得尤為重要。
布哈麗且木·阿不力孜等[15]篩選了新疆地區(qū)的16份粳稻品種,進行分析后發(fā)現(xiàn)粳稻品種之間品質(zhì)相差較大,整精米率的極值達到了43.4。新稻56的整體品質(zhì)最優(yōu),而新稻50的整體品質(zhì)最差。除稻米本身的品質(zhì)之外,耐鹽性也是西北水稻品種選育的一個重要因素,張燕紅等[16]對鹽脅迫后不同品種的產(chǎn)量進行分析,發(fā)現(xiàn)新粳3號、新稻57號、新農(nóng)粳伊4號、新稻11號可以實現(xiàn)耐鹽高產(chǎn)。
華北黃淮地區(qū)種植粳稻的面積大,是優(yōu)質(zhì)粳稻的主產(chǎn)區(qū)之一,主要包括北京、天津和山東三省市的全部地區(qū),河北及河南兩省的大部分地區(qū)。該粳稻生產(chǎn)地多為平原,氣候以溫帶季風(fēng)為主,夏季高溫多雨,春季少雨且蒸發(fā)強烈,冬季寒冷干燥。氣候濕潤、陽光充足、地處平原,灌溉條件完善,為粳稻的種植提供了便利。
華北黃淮地區(qū)氣候適宜,但是粳稻易受病害影響,造成減產(chǎn)或品質(zhì)降低。因此,所選育的粳稻品種需要在保持優(yōu)良抗病性的同時實現(xiàn)品質(zhì)優(yōu)。方欣4號、豫農(nóng)粳6號、水晶3號、鄭稻18對稻瘟病、白葉病都有抗性[10]。杜永等[11]在對黃淮地區(qū)的129個粳稻品種進行農(nóng)藝性狀測定,發(fā)現(xiàn)只有超高產(chǎn)和低產(chǎn)2種類型的水稻未達到優(yōu)質(zhì)稻谷標準,其他類型的品種均是優(yōu)質(zhì)稻谷,總體稻米品質(zhì)良好。
華東地區(qū)位于中國東部,包括山東、江蘇、安徽、浙江、上海、江西、福建和臺灣等省市區(qū)。南部和西部地形以丘陵為主,北部和中部多為平原,氣候?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候和溫帶季風(fēng)氣候[17],區(qū)域面積約83.43 萬km2。華東地區(qū)粳稻產(chǎn)量很高,其中江蘇省是我國粳稻種植面積第二大的省份,種植面積達200 萬hm2。
華東地區(qū)的粳稻品種大多品質(zhì)較高。陳培峰等[18]選了18份江蘇省的粳稻品種,對其品質(zhì)進行研究,發(fā)現(xiàn)不同粳稻品種之間差異較小,糙米率、精米率、整精米率在品種之間差異均低于5%。18個試驗品種之中只有4個品種(南粳9108、武運粳23、南粳46和蘇香粳1號)未達到國標三級,說明整體的稻米品質(zhì)較高。上海作為一個國際化大都市,其選育的粳稻品種的稻米品質(zhì)也較高。顧嘯等[19]挑選了上海市的13個粳稻品種進行分析,發(fā)現(xiàn)糙米率、整精米率、堊白度表現(xiàn)較好,直鏈淀粉含量較低。2023年5月,在杭州舉行了第四屆全國優(yōu)質(zhì)稻品種食味品質(zhì)鑒評活動,15個粳稻金獎中,除去東三省占了的10席,浙江在剩余的5席里拿到2個席位,分別為浙禾香2號、嘉禾香1號,表明浙江的粳稻品質(zhì)近年正在大幅提升,特別是長粒型粳米。
西南地區(qū)位于云貴高原和青藏高原,包括湖南省西部、貴州省大部、云南省中北部、青海省、西藏自治區(qū)和四川省甘孜藏族自治州。西南地區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候,夏季炎熱多雨。西南地區(qū)位于低緯度高海拔的高原地區(qū),氣候條件還會受海拔的影響。輻射強烈,日照多,氣溫低,積溫少,氣溫隨高度和緯度的升高而降低。
高原稻區(qū)因為其特有的地理條件,成為我國也是世界上少有的特殊稻區(qū),外來品種基本不適應(yīng)在當(dāng)?shù)胤N植[20]。陳于敏等[21]以云南主栽品種做對照,對外來引進的27個粳稻品種進行了品質(zhì)分析,發(fā)現(xiàn)新引進的品種在株高、穗重、結(jié)實率方面均有所下降。高原地區(qū)的粳稻育種主要還是以當(dāng)?shù)仄贩N為主。以高原粳稻區(qū)的云南省為例,蔣聰?shù)萚22]對云南省中海拔地區(qū)的27個高原粳稻品種和高海拔地區(qū)的13個粳稻品種進行了相關(guān)農(nóng)藝性狀分析,發(fā)現(xiàn)株型偏高,千粒重和有效穗適中的大穗多粒品種較適宜種植。中海拔地區(qū)更適宜生育期偏長的品種,高海拔地區(qū)更適宜生育期適中的品種。釧興寬等[23]對近十年來云南省選育的粳稻品種進行性狀分析時發(fā)現(xiàn),所選育的粳稻品種對稻瘟病的抗性總體表現(xiàn)不足,且品種間差異較大。米質(zhì)狀況總體不佳,且不同品種間也有較大差異。
對不同粳稻種植區(qū)品種的稻米品質(zhì)比較表明,隨著緯度由北往南,堊白率和堊白度、蛋白質(zhì)含量、膠稠度逐漸變高,直鏈淀粉含量逐漸變低,這可能是不同區(qū)域的氣候條件與品種特性相互作用形成的??傮w來看,北方地區(qū)的粳稻品質(zhì)相對較好,外觀上相對更加美觀。稻瘟病害多的地方,粳稻對稻瘟病的抗性相對較好,可以為其他粳稻種植區(qū)的育種提供種質(zhì)資源。
東北地區(qū)的粳稻總產(chǎn)量居于全國第一。隨著科技的發(fā)展,所選育的粳稻品種在產(chǎn)量、抗逆性等方面取得了很大的突破,但依舊存在著一些不足。例如,黑龍江省存在高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)香稻品種不多[24]、產(chǎn)量與國內(nèi)一些地區(qū)相比差距較大等問題[25]。華北黃淮地區(qū)的粳稻在抽穗灌漿期易遭遇低溫多雨的氣候條件,會導(dǎo)致灌漿不足,出現(xiàn)稻米堊白粒率高、堊白度高的情況,且容易感染稻瘟病,造成產(chǎn)量和品質(zhì)下降。華東地區(qū)的粳稻品種稻米質(zhì)量總體上較好,所選育出的優(yōu)良品種與地理環(huán)境和氣候條件相關(guān),同時也易受高溫、臺風(fēng)等極端天氣的影響。西南地區(qū)低緯度高海拔,難以引進外來品種,但有優(yōu)質(zhì)、抗病、耐逆等優(yōu)良性狀的外來種質(zhì)可以被當(dāng)成高原粳稻品種改良的優(yōu)質(zhì)資源,提高粳稻抗稻瘟病、抗倒伏的性狀。
目前,秈粳亞種間雜交粳稻的產(chǎn)量優(yōu)勢日益明顯,被認為是進一步有效提高水稻產(chǎn)量的途徑。浙江省是秈粳雜交粳稻育種的先行省份,選育了大量以甬優(yōu)、浙粳優(yōu)等系列為代表的超高產(chǎn)秈粳雜交粳稻組合,深受水稻種植大戶和種業(yè)企業(yè)歡迎,在各個稻區(qū)的推廣種植面積有日益擴大的趨勢,為進一步夯實糧食安全提供了技術(shù)和種子支撐。然而,秈粳雜交粳稻的稻米品質(zhì)相比于常規(guī)粳稻卻有較大的提升空間,如何更好地平衡產(chǎn)量與品質(zhì)成為當(dāng)前利用秈粳亞種間雜種優(yōu)勢的新瓶頸。深入研究秈粳雜交粳稻產(chǎn)量、抗性與品質(zhì)形成的分子機制,利用基因編輯、分子標記輔助與全基因組選擇等生物育種技術(shù),高效培育適合不同稻區(qū)的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)多抗粳稻新品種,將使粳稻產(chǎn)量與品質(zhì)的協(xié)同提高至一個新階段。