湖北省水稻育种研究进展与展望.docx
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湖北省水稻育种研究进展与展望
湖北省水稻育种研究进展与展望
摘要:
解放后湖北省水稻(QryzaatitaL.)育种取得了重大的成就,例如光温敏核不育水稻的发现与应用研究,新型雄性核不育细胞质资源的发现,提出中间材料使用方法、产量与抗病性的同步筛选,创造出亚籼粳杂交法,摸索出五结合单株选择法,选育了一批推广品种,这些对水稻乃至整个作物杂种优势利用影响重大,为水稻的增产、增收做出了重大贡献。
湖北当前在稻瘟病抗性育种方面取得了进展,但产量育种处于徘徊境地。
以后重点是加强常规稻育种、强化水稻育种的基础研究、开展籼粳杂交研究、提高产量育种水平。
关键词:
水稻(QryzaatitaL.);育种;种质资源;育种技术路线;品种;产量
Keyword:
rice(QryzaatitaL.);breeding;germplamreource;breedingtechnicalroute;variety;yield
1湖北省水稻育种研究概况
1.1种质资源创新成果
1.1.1光温敏核不育水稻的发现与应用湖北省基层杰出的育种家石明松先生于1973年10月在湖北省原沔阳县沙湖原种场的晚粳稻品种农垦58的群体中发现了一株不育水稻,是一种受环境控制的不育材料,在短日照下可育,在高温长日照下不育,在水稻杂交优势的利用上价值巨大,被命名为“湖北光敏感核不育水稻”[1],从此拉开了湖北省乃至全国两系法杂交水稻研究的序幕。
湖北光敏感核不育水稻的研究和广泛利用,在全国形成了两系杂交水稻品种研究的高潮,由于其杂交配组相对自由,突破了三系法杂交水稻配组的核质互作的限制,能更好地做到米质、抗性、产量等性状的综合协调,从而选育了一大批超高产的两系法水稻杂交种,丰富了水稻的杂种优势利用途径。
更为重要的是广大的作物育种家受此启迪,分别在油菜、大豆、大麦、小麦、高粱等作物上陆续发现了光温敏核不育基因,在作物育种的技术路线上形成两系法杂交优势利用的崭新途径,拓宽了作物杂种优势的利用途径,并取得了卓有成效的进展或成果。
在油菜上,已育成了一大批优质的两系杂交种应用于生产,为油菜的增产、增收做出了显著的贡献;另据《科技日报》2022年11月28日报道[2]:
中国二系杂交小麦研究取得突破性进展,业已建成了中国二系杂交小麦技术体系、小麦杂交种的新方法和新技术;选育出增产10%~20%的强优势杂交小麦新组合30余份;审定二系杂交小麦新品种京麦6号、绵杂麦168、云杂6号等共8个。
以水稻光温敏核不育材料的发现为基础的两系法杂交水稻的研究成果荣获2022年国家科学技术进步特等奖。
1)红莲型雄性核不育的水稻研究应用。
1972年武汉大学生物系的科研人员利用海南红芒野生稻为母本,与江西地方品种莲塘早为父本杂交,在杂交后代群体中发现雄性不育株,再利用莲塘早进行回交获得稳定的不育株;研究发现,它与单核期花粉败育的野败型雄性不育水稻不同,其属于二核期配子败育类型,花粉碘染为圆败,是雄性不育水稻的另外一种细胞质类型,从而诞生了一种新的胞质类型的雄性不育水稻,被称之为红莲型细胞质雄性不育(Honglian-typecytoplamic,HL-cm)水稻[3]。
经过多年持续研究,红莲型杂交水稻已选育出一系列组合,例如红莲优6号、珞优8号等。
红莲型杂交稻与其他类型相比,具有其独特的优点[4]:
①制种产量高,一般可提高20%~30%,生产种子成本相对较低;②生长势好,对氮素等肥料利用率高;③米质优,经审定并在生产上推广的品种其米质一般优于野败等类型的水稻杂交种。
2)马协型细胞质雄性不育水稻的发现利用。
武汉大学于1984年从湖北省鄂西地区水稻地方农家品种“马尾粘”中发现一株花粉败育的不育株,与“协青早选”品种测交、回交选育成马协A[5],后利用马协A又转育成系列不育系例如武金2A、武金3A、武香2A,并配组育出了系列杂交稻品种,形成马协型类型杂交稻;育成大面积推广的品种有马协63、马协958、马协725-4和武香880、武香988等。
该类型品种的优点为米质优,马协型杂交稻累计推广面积140万hm2以上,取得了良好的经济、社会效益。
此项研究在2002年获国家技术发明二等奖,获省级奖励多项。
以上研究丰富了中国雄性不育水稻遗传的多样性,促进了杂交水稻的持续发展,对水稻杂种优势利用的研究具有重要的理论意义和实用价值。
1.2水稻育种技术路线的实践创新
1.2.1中间材料的利用及同步筛选手段的创新使用作物育种的目的是利用遗传技术手段转移和集中可供利用的优秀基因于一体。
在20世纪60~70年代湖北省的早稻存在着早衰、不抗白叶枯病等问题,严重制约了产量的提高,湖北省农业科学院粮食作物研究所引进了大量水稻种质资源,诸如国际水稻研究所育成的“IR8”等IR系列品种、美国的抗白叶枯病的品种“72-11”(Gunume某perimentalNo.456)及国内“红梅早”等优良品种,经过配组杂交发现杂交后代单株选择效果不理想,因此筛选一些骨干亲本的杂交后代材料即中间材料或叫桥梁亲本继续改良[6],对衍生于“红梅早/IR8”杂交选育的中间材料“22”继续改良,利用“22”作为亲本之一选育出鄂早6号、鄂早7号、鄂早8号、鄂早9号等4个品种,另一个亲本亦为“72-11”与二九青或二九矮7号等衍生的中间材料“27”、“32”、“2241”,结果表明通过多次杂交转移聚集优良基因达到了良好的效果[7]。
在杂交后代单株上接种白叶枯病菌对杂交后代单株的产量和对白叶枯病抗性进行同步筛选[6],选育出的系列早稻品种达到了高产、抗白叶枯病的要求,结束了湖北省无抗白叶枯病早稻品种的历史;育成的鄂早6号为湖北省多年的早稻当家品种,并作为全省早稻杂交稻区试的多年对照品种。
1.2.2亚籼粳杂交法的探索与创新籼稻由于种质资源广泛,找到亲源关系较远的品种杂交是可能的;但粳稻相比籼稻,品种之间亲源关系相对较近,在粳亚种内品种间杂交后代往往优势不强;如果采取分属两个亚种的典型籼、粳稻品种直接杂交,后代结实率低,分离世代长且不易稳定,育种效率低下。
经过实践探索,黄永楷等[8]育种家在1972年采用具有籼型细胞质的中间类型粳稻与粳稻进行杂交,或采用具有籼粳血缘的中间材料(称为“籼粳亚型材料”或“亚籼粳材料”)与粳稻或籼稻杂交,既可克服典型的籼粳杂交子一代、子二代的不育性,又可以加速稳定,缩短育种年限,提高育种效率。
这种旨在提高效率的育种法被称之为亚籼粳杂交法,与后来籼粳杂交上利用广亲和基因的育种法具有异曲同工之妙。
湖北省农业科学院粮食作物研究所采取亚籼粳杂交法育成了鄂晚5号等系列优质、高产的晚粳品种应用于农业生产,为湖北省乃至南方稻区的粳稻增产、增收做出了贡献。
1.2.3五结合单株选择法的创新黄冈市农业科学院针对20世纪80~90年代生产上对稻谷品质要求较高的市场形势,对传统的早稻杂交育种的单株系谱选择法进行改进,提出了五结合的选择法[9,10],具体内容为:
①糙米播种与谷粒播种相结合,把田间选择单株种子部分碾成糙米,糙米垩白粒率在50%以上的单株二次筛选予以淘汰,选择无垩白的糙米播种,中间选择单株的糙米与谷粒一起播种,谷粒播种出苗率在50%以下,糙米却高达90%以上,且糙米出芽比谷粒快2~3d,成熟期早3~5d,在提高优质育种效率的同时还为在黄冈本地晚季育种加代提供了便利。
②一般单株种子部分播种与重点单株种子全部播种相结合,提高选择效率。
③杂交后早代比产与稳定定型后代比产相结合,对重点组合的重点单株从F3代就开始进行种子全播、秧全插和测计产,逐代进行直至稳定,比较产量结果择优选择。
④单本比产与多本比产相结合,一个优秀的水稻品种在单本和多本插植的条件下都比对照品种显著增产,才有可能在生产复杂的栽培条件下表现突出,通过这样筛选的品种生产上适应性可能更好。
⑤室内量化选择与室外性状选择相结合,田间单株选择后再进行室内考种筛选,取舍标准为:
熟期不迟于对照1d,单株穗数不少于8个,单株粒重不少于25g,垩白粒率在50%以下,通过二次选择提高效率。
通过五结合单株选择法的创新,黄冈市农业科学院选育出鄂早11、鄂早18等优质、高产早稻品种,鄂早11和鄂早18米质达到国标3级或3级以上,突破了湖北省早稻无国标优质米的历史,这些早稻品种在生产上创造了不凡的社会效益和经济效益。
1.3育成品种
近几十年来,湖北省的水稻育种家选育了一大批表现突出的水稻常规品种和杂交种,为水稻的增产、增收做出了重大贡献,下面仅列出几个具有代表性的推广品种。
1.3.1鄂早6号鄂早6号系湖北省农业科学院粮食作物研究所用“红梅早”与“IR8”杂交后代定型品系(中间材料)“22”作母本,“72-11”与二九矮7号杂交后代定型品系“27”为父本杂交育成[11]。
鄂早6号比生产应用推广品种广陆矮4号增产5%~10%,抗白叶枯病,推广面积从1984年的0.13万hm2迅速扩大到1985年的2.7万hm2,1986年省内外种植面积已达7万hm2多,从而迅速取代广陆矮4号成为湖北省生产上早稻的当家品种。
鄂早6号为国审品种,荣获湖北省科技进步一等奖。
1.3.2鄂早18鄂早18由黄冈市农业科学院与湖北省种子集团公司用中早81为母本、嘉早935为父本杂交选育而成的迟熟早稻品种[12],在2001-2002年湖北省早稻区域试验中比对照嘉育948增产9.5%;鄂早18在湖北省2001年第二届优质米评审会被评为惟一的早稻国标二级优质米,2003年通过湖北省农作物品种审定委员会审定,2005年通过了全国农作物品种审定委员会审定。
鄂早18的育成突破了早稻优质与高产的矛盾,为早稻优质育种的突破性成果,此项成果荣获湖北省科技进步二等奖。
1.3.3两优287两优287是湖北大学与湖北省种子集团公司用自育的不育系9802与早籼新品系287杂交配制而成的两系法早稻杂交种[13],2003-2004年参加湖北省早稻区域试验比金优402减产2.21%,差异不显著,在2005年和2006年分别通过湖北省、广西省农作物品种审定委员会审定;两优287特点为品质好、产量高,较好地协调了早稻杂交稻的品质、产量、熟期三者之间的矛盾。
2003年湖北省区试统一送样至农业部食品质量监督检验测试中心(武汉)分析稻谷品质达国标一级,2006年两优287被农业部评定为超级稻,不仅填补了湖北省无超级稻的空白,而且也填补了中国杂交早稻无国标一级米质的空白,标志着湖北省早稻品种选育已跨入全国领先水平,此项成果获得湖北省科技进步一等奖[14]。
1.3.4红莲优6号红莲优6号是武汉大学用红莲粤泰A与扬稻6号配制而成的红莲型中籼杂交稻,2002年通过湖北省品种审定,2004年分别通过江西、广西和河南省的品种认定,2005年通过国家的品种审定及云南省的品种审定。
红莲优6号是适合长江流域及华南稻区种植的中稻和一季晚稻品种,具有制种产量高、种子生产成本低、肥料利用较高、适应性强、产量高、米质优等优点。
1.3.6鄂荆糯6号鄂荆糯6号系荆州市农业科学院用桂朝2号辐射选育而成,1985-1987年参加湖北省区域试验,产量居试验组首位,该品种抗白叶枯病和稻瘟病,先后通过湖北、湖南、四川、河南等4省农作物品种审定委员会审定[16]。
鄂荆糯6号的特点是:
品质优,达到国家二级优质糯米标准;抗性佳,在本省及国家区域试验中均表现高抗白叶枯病、抗稻瘟病;产量高,在区试中产量比对照桂朝2号增产或持平,比糯稻推广品种增产20%~50%;适应性广,在南方多省均有种植,在生产上种植时间长,面积大。
此成果荣获湖北省科技进步一等奖。
1.3.7鄂晚5号鄂晚5号由湖北省农业科学院粮食作物研究所用鄂晚3号与籼粳品系4243杂交选育而成。
此品种具有早熟、高抗白叶枯病、中抗稻瘟病和黄矮病,适应性广、高产稳产、米质优、出米率高达84%等特点[17];在南方区试中比对照沪选3号增产10%~15%,不落粒,但易脱粒,解决了当时粳稻脱粒难的问题。
在湖北省推广后迅速成为主导品种,年推广面积达到33万hm2以上,在南方稻区亦有一定的面积和影响。
此成果荣获全国优质米金杯奖、1983年国家农
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