房玉偉,張 偉,陳佑源,侯 凡,徐林峰,唐昌華,*,李榮德
(1.浙江勿忘農(nóng)種業(yè)科學(xué)研究院有限公司,浙江 杭州 310020; 2.浙江勿忘農(nóng)種業(yè)股份有限公司,浙江 杭州 310020; 3.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心,北京 100125)
我國自從1964年開展雜交水稻研究以來,取得了一系列突破性的重大科研成果[1-4]。我國雜交稻于1973年實現(xiàn)三系配套,1976年開始三系雜交稻大面積推廣應(yīng)用;1973年發(fā)現(xiàn)光溫敏不育材料,1995年育成用于大面積生產(chǎn)的兩系雜交稻品種;之后雜交水稻種植面積不斷擴大。雜交水稻主要分布在湖南、湖北、江西、安徽、廣東、廣西、貴州、四川、重慶、浙江、福建、海南、河南等省份,常年種植面積占全國水稻總面積的50%以上。據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部統(tǒng)計,2008年雜交稻種植面積達到1 596萬hm2,占全國水稻總面積的63%;從2009年開始,種植總面積逐年下降。雜交稻面積減少有諸多原因[4],其中一個重要因素是稻米品質(zhì)不能滿足人們?nèi)找嫣岣叩男枨蟆?/p>
全國農(nóng)作物主要品種推廣情況統(tǒng)計表(2001—2017年)列出了年推廣面積達到或超過0.67萬hm2的雜交稻組合及其種植省份和面積。筆者利用國家水稻數(shù)據(jù)庫(http://www.ricedata.cn/variety/index.htm)查閱列入統(tǒng)計組合稻米品質(zhì)數(shù)據(jù),統(tǒng)計分析了2001—2017年我國年推廣面積大于0.67萬hm2的優(yōu)質(zhì)雜交稻(本文優(yōu)質(zhì)稻定義:任何一個省份審定米質(zhì)達國標或部標三級及以上)在組合數(shù)量、種植面積、稻米品質(zhì)等方面的變化趨勢;總結(jié)了主要優(yōu)質(zhì)組合及其不育系和恢復(fù)系推廣應(yīng)用情況;探討了當前品質(zhì)育種存在的問題,提出了優(yōu)質(zhì)雜交稻發(fā)展策略;以期為下一步優(yōu)質(zhì)雜交稻的選育和推廣提供科學(xué)依據(jù)。
對優(yōu)質(zhì)雜交稻品種數(shù)量進行逐年統(tǒng)計可知,2001年以來,我國年推廣面積大于0.67萬hm2的優(yōu)質(zhì)雜交稻逐年增加(表1),特別是兩系組合增長速度較快,2001年僅有2個組合達到優(yōu)質(zhì)稻標準,2017年達到75個。
從圖1可知,2001—2017年,優(yōu)質(zhì)雜交稻推廣面積和所占雜交稻總面積比例都呈現(xiàn)逐年增加的趨勢。優(yōu)質(zhì)兩系和三系組合的種植面積分別由2001年的14.8萬hm2、108.4萬hm2增加到2017年的286.7萬hm2、419.5萬hm2;優(yōu)質(zhì)雜交稻所占比例2001年不足10%,2017年達到60%。
理化指標是評價稻米品質(zhì)的重要參考指標[5-9]。本文分析了歷年推廣面積排名前25位的主推組合的整精米率、直鏈淀粉含量、膠稠度、堊白率、堊白度、長寬比共6個指標的變化規(guī)律。
表1 2001—2017年歷年種植面積大于0.67萬hm2優(yōu)質(zhì)雜交稻組合數(shù)量Table 1 Numbers of high-quality hybrid rice combinations with plating area exceeded 6 700 hm2 from 2001 to 2017
圖1 2001—2017年優(yōu)質(zhì)雜交稻種植面積和所占比例Fig.1 Planting area and proportion of high-quality hybrid rice combinations from 2001 to 2017
17年間,整精米率得到較大改善,三系組合整精米率由2001年的55.9%提高到2017年的61.8%,2008年國審組合甬優(yōu)9號整精米率達到72.7%。2009—2017年兩系組合平均整精米率比三系組合高出2個百分點(圖2-A)。
從圖2-B可知,直鏈淀粉含量明顯下降,2017年平均值17.1%,比2001年下降了5.1百分點;除2003年外,兩系組合直鏈淀粉含量均低于三系,2017年為15.5%,2010—2013年推廣面積排名第一的優(yōu)質(zhì)組合Y兩優(yōu)1號直鏈淀粉含量為13.4%。
主推組合由中膠稠度向軟膠轉(zhuǎn)變(圖2-C),由2001年的53.7 mm增加到2017年的72.4 mm,整體來看兩系組合優(yōu)于三系,主推組合隆兩優(yōu)華占、深兩優(yōu)5814等膠稠度均大于80 mm。
堊白率和堊白度大幅下降(圖2-D和圖2-E),分別由2001年的54.7%、11.3%,下降到2017年的22.9%、4.2%;三系組合堊白改善效果明顯,2007—2017年,堊白率和堊白度分別下降了34.0百分點和8.5百分點。
2001年到2017年,三系雜交組合谷粒長寬比增加(圖2-F),2001—2011年為2.7~2.9,2015年達到了3.1,如四川省主推優(yōu)質(zhì)組合——川優(yōu)6203谷粒長寬比達到3.5,米質(zhì)國標2級。兩系組合無顯著變化,部分優(yōu)質(zhì)組合表現(xiàn)突出,比如兩優(yōu)287和隆兩優(yōu)華占的谷粒長寬比為3.5和3.3。
2001—2017年,年推廣面積達到0.67萬hm2的優(yōu)質(zhì)兩系組合有133個,累計推廣總面積2 565.9萬hm2。其中累計推廣面積在(0.67~5.00)萬hm2的組合有66個(占總數(shù)的49.6%),合計推廣面積118.9萬hm2,僅占累計推廣總面積的4.6%;累計推廣超過30萬hm2的組合有16個,合計推廣面積1 782.9萬hm2,占推廣總面積的69.5%(表2)。累計面積超過66.7萬hm2的組合有8個,其中豐兩優(yōu)1號推廣面積最大,2002—2017年累計推廣面積300.8萬hm2,占優(yōu)質(zhì)兩系組合推廣總面積的11.7%。
2001—2017年,年推廣面積達到0.67萬hm2的優(yōu)質(zhì)三系組合382個,累計推廣總面積5 375.0萬hm2。其中累計推廣面積在(0.67~5.00)萬hm2的組合有198個(占總數(shù)的51.8%),合計推廣面積418.5萬hm2,僅占累計推廣總面積的7.8%;累計推廣超過30萬hm2的組合有46個,合計推廣面積3 270萬hm2,占比60.8%。累計面積超過66.7萬hm2的組合有17個(表3),岳優(yōu)9113推廣面積最大,2003—2017年累計推廣面積208.2萬hm2。
在國家水稻數(shù)據(jù)中心查詢了這133個優(yōu)質(zhì)兩系組合和382個三系組合的育成單位、親本、審定時間等基本信息。分析表明,133個兩系組合是由93家單位和個人獨立或合作育成。其中,種業(yè)公司選育組合推廣面積最大,59家種業(yè)公司獨立或合作育成111個組合,累計推廣面積1 180.3萬hm2,占總面積的41.6% (具體組合推廣面積貢獻,按選育合作單位數(shù)平均分配) 。省級及以上育種單位、地市級農(nóng)業(yè)科學(xué)院也是兩系優(yōu)質(zhì)雜交稻育種的重要力量,育成品種推廣面積占比分別達到34.5%、19.4%(表4)。根據(jù)選育單位貢獻排名來看(圖3),合肥豐樂種業(yè)貢獻最大,育成的8個組合累計推廣面積達580.0萬hm2,占總面積的22.6%。對93家選育單位屬地進行分析,安徽、江蘇、湖南、湖北、廣東等五省的62家選育單位,選育組合累計推廣面積達2 412.5萬hm2,占總面積的94.0%;其中,安徽省育種單位貢獻最大,13家單位獨立或者合作育成37個組合,除在安徽省大面積種植之外,還向周邊的江西、湖北、安徽等省份輻射,累計推廣面積達886.6萬hm2(表5)。
圖2 2001—2017年主推組合稻米理化指標變化Fig.2 Changes of physicochemical properties of major hybrid rice combinations from 2001 to 2017
對382個三系組合進行分析得知,它們由187家單位和個人獨立或合作育成。分析發(fā)現(xiàn),省級及以上育種單位貢獻最大,37家單位獨立或合作育成217個組合,累計推廣面積2 630.8萬hm2,占總面積的48.6%。種業(yè)公司、地市級農(nóng)業(yè)科學(xué)院并駕齊驅(qū),育成品種推廣面積占比分別達到26.2%、24.9%(表4)。根據(jù)選育單位貢獻排名來看,廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院排在第一位,育成49個組合,累計推廣面積達810.8萬hm2,占總面積的15.0%(圖4)。對187家選育單位屬地進行分析,四川、廣東、湖南、浙江、江西、湖北、重慶、廣西等8省156家選育單位,選育組合累計推廣面積達5 085.0萬hm2,占總面積的94.0%,其中四川省育種單位貢獻最大,38家單位獨立或者合作育成133個年推廣面積超過0.67萬hm2的組合,累計推廣面積1 164.2萬hm2,占總面積的21.5%(表5)。
表2 2001—2017年主要優(yōu)質(zhì)兩系組合推廣面積及其親本Table 2 Planting area and parents of major high-quality two-line combinations from 2001 to 2017
表3 2001—2017年主要優(yōu)質(zhì)三系組合推廣面積及其親本Table 3 Planting area and parents of major high-quality three-line combinations from 2001 to 2017
綜上所述,種業(yè)公司更加注重優(yōu)質(zhì)雜交稻特別是兩系組合的選育和推廣,而省級以上育種單位在優(yōu)質(zhì)三系雜交稻的選育方面更具優(yōu)勢。
品質(zhì)優(yōu)良的不育系是選育優(yōu)質(zhì)兩系組合的基礎(chǔ),目前在生產(chǎn)中發(fā)揮重大作用的主要有Y58S、廣占63S、廣占63-4S等(表6)。對2001—2017年列入農(nóng)業(yè)農(nóng)村部全國農(nóng)技推廣服務(wù)中心統(tǒng)計的133個優(yōu)質(zhì)組合進行分析,結(jié)果表明,133個組合親本來自51個不育系,種植面積為2 565.9萬hm2。
以Y58S為親本的配組數(shù)量最多(表6),26個組合推廣面積達680.9萬hm2,占比26.5%。廣占63S為親本的組合推廣面積達434.5萬hm2,廣占63-4S為416.6萬hm2;以2014年審定的不育系隆科638S、晶4155S為親本的組合推廣面積分別達到了36.0萬hm2、29.3萬hm2。
表4 2001—2017年推廣優(yōu)質(zhì)組合稻選育單位的貢獻Table 4 Contribution of breeding organizations on breeding of registered high-quality hybrid rice combinations from 2001 to 2017
表5 2001—2017年推廣優(yōu)質(zhì)組合各省育種單位貢獻Table 5 Contribution of different provinces on breeding of high-quality combinations from 2001 to 2017
51個不育系中48個系譜關(guān)系明確,對48個不育系(圖5中加粗標出)進行分析得知,其中38個不育系由農(nóng)墾58S衍生,9個由安農(nóng)S-1衍生,有2個兼有農(nóng)墾58S和株1S的血統(tǒng),HD9802S無衍生系。影響力最大的廣占63S及其衍生系18個,配組組合推廣面積達1 333.4萬hm2,其中4個組合推廣面積均超過133.3萬hm2。培矮64S及其14個衍生系所配組合累計推廣面積達990.3萬hm2,其中3個組合超過66.7萬hm2。安農(nóng)S-1衍生系7個所配組合合計推廣面積達52.1萬hm2。HD9802S是早秈型優(yōu)質(zhì)不育系,所配組合累計推廣126.1萬hm2(表6)。
GDAAS,廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院;HJNSTCL,湖南金色農(nóng)華種業(yè)科技有限公司;HAAS,湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院;HU,湖北大學(xué);AWHARI,安徽荃銀農(nóng)業(yè)高科技研究所;XASI,宣城市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所;TSLICNHRRDC,國家雜交水稻工程研究中心清華深圳龍崗研究所;LRIASJ,江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所;HHRRC,湖南雜交水稻研究中心;HFSCL,合肥豐樂種業(yè)股份有限公司。GDAAS, Guang Dong Academy of Agricultural Sciences; HJNSTCL, Hunan Jinse Nonghua Seed Technology Co., Ltd; HAAS, Hubei Academy of Agriculture Sciences; HU, Hubei University; AWHARI, Anhui Win-All Hi-tech Agricultural Research Institute; XASI, Xuancheng Agricultural Science Institute; TSLICNHRRDC, Tsinghua-Shenzhen-Longgang Institute, China National Hybrid Rice Research and Development Center; LRIASJ, Lixiahe Regional Institute of Agricultural Sciences of Jiangsu; HHRRC, Hunan Hybrid Rice Research Center; HFSCL, Hefei Fengle Seed Co., Ltd.圖3 優(yōu)質(zhì)兩系雜交稻選育單位推廣面積排名Fig.3 Promotion area of high-quality two-line hybrid rice varieties from different breeding organizations
SAU,四川農(nóng)業(yè)大學(xué);NHRSTDC,內(nèi)江雜交水稻科技開發(fā)中心;GXAAS,廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院;CSC,重慶市種子公司;YASI,岳陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所;SAAS,四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院;HHRRC,湖南雜交水稻研究中心;YAAS,宜賓市農(nóng)業(yè)科學(xué)院;CNRRI,中國水稻研究所;GDAAS,廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院。SAU, Sichuan Agricultural University; NHRSTDC, Neijiang Hybrid Rice Science and Technology Development; GXAAS, Guang Xi Academy of Agricultural Sciences; CSC, Chongqing Seed Company; YASI, Yueyang Agricultural Sciences Institute; SAAS, Sichuan Academy of Agricultural Sciences; HHRRC, Hunan Hybrid Rice Research Cente; YAAS, Yibin Academy of Agricultural Sciences; CNRRI, China National Rice Research Institute; GDAAS, Guang Dong Academy of Agricultural Sciences.圖4 優(yōu)質(zhì)三系雜交稻選育單位推廣面積排名Fig.4 Promotion area of high-quality three-line hybrid rice varieties from different breeding organizations
表6 2001—2017年主要兩系不育系推廣面積Table 6 Promotion area of major photo-thermo-sensitive genic male sterile (PTGMS) lines from 2001 to 2017
HHRRC,湖南雜交水稻研究中心;NJHRRDC,北方雜交粳稻工程技術(shù)中心;HFSCL,合肥豐樂種業(yè)股份有限公司;XASI,宣城市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所;HU,湖北大學(xué);CNHRRDC,國家雜交水稻工程技術(shù)研究中心;RRIHAU,湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻科學(xué)研究所;AWHARI,安徽荃銀農(nóng)業(yè)高科技研究所;ASIHY,湖南亞華種業(yè)科學(xué)研究院。
HHRRC, Hunan Hybrid Rice Research Center; NJHRRDC, North Japonica Hybrid Rice Research and Development Center; HFSCL, Hefei Fengle Seed Co.,Ltd; XASI, Xuancheng Agricultural Science Institute; HU, Hubei University; CNHRRDC, China National Hybrid Rice Research and Development Center; RRIHAU, Rice Research Institute, Hunan Agricultural University; AWHARI, Anhui Win-All Hi-tech Agricultural Research Institute; ASIHY, Academy of Seed Industry of Hunan Yahua.
圖5 2001—2017年優(yōu)質(zhì)兩系組合不育系系譜關(guān)系圖Fig.5 Genealogical relationships of PTGMS line for high-quality two-line hybrid rice breeding from 2001 to 2017
對2001—2017年列入農(nóng)業(yè)農(nóng)村部全國農(nóng)技推廣服務(wù)中心統(tǒng)計的382個優(yōu)質(zhì)組合的分析表明,382個組合親本來自147個不育系,種植面積達5 375.0萬hm2。查閱國家水稻數(shù)據(jù)庫中心得知,147個不育系有14個來源不明,對其余133個不育系進行系譜分析(圖6中加粗表示)可知,133個不育系主要包括野敗型、印水型、D型、紅蓮型、矮敗型、K型、KV型、滇Ⅰ型、BT型等類型,累計推廣面積達5 333.9萬hm2,占總面積的99.2%。排名前19位不育系所配組合累計推廣面積達到或超過66.7萬hm2,合計推廣面積3 909.7萬hm2,占推廣總面積的72.7%(表7)。
圖6 2001—2017年優(yōu)質(zhì)三系組合不育系系譜關(guān)系圖Fig.6 Genealogical relationships of CMS line for high-quality three-line hybrid rice breeding from 2001 to 2017
4.2.1 野敗型
野敗型不育系配組優(yōu)質(zhì)組合數(shù)最多,推廣面積最大。主要包括珍汕97A、威20A、二九矮4號A和L301A共4個不育系的衍生系(圖6),累計推廣面積達3 187.3萬hm2,占推廣總面積的59.3%。其中,珍汕97A及其37個衍生系配組組合112個,累計推廣2 196.8萬hm2;珍汕97A衍生系天豐A、五豐A等9個不育系(表7)所配組合累計推廣面積均超過66.7萬hm2。威20A衍生系23個,所配組合累計推廣面積達892.9萬hm2;衍生系金23A影響力最大,外觀品質(zhì)優(yōu)于威20A,所配組合累計推廣面積達288.8萬hm2。
4.2.2 印水型
印水型不育系Ⅱ-32A及其19個衍生系,所配82個優(yōu)質(zhì)組合累計推廣面積達874.1萬hm2。以中9A為親本配組組合數(shù)量最多,有32個組合,累計推廣面積達525.3萬hm2,排名第一。除中9A之外,泰豐A影響力較大[10],所配組合累計推廣面積達到77.0萬hm2。
4.2.3 D型
D汕A衍生系10個,配組組合39個,累計推廣面積達618.3萬hm2。其中宜香1A應(yīng)用最為廣泛,該不育系具有長粒、低堊白、低直鏈淀粉、食味好和香味濃等特點[11],宜香1A配組組合有25個,推廣面積達486.1萬hm2,代表性組合宜香1577兼具優(yōu)質(zhì)和高產(chǎn)等特點,累計推廣面積達到99.9萬hm2。
表7 2001—2017年主要三系不育系推廣應(yīng)用面積Table 7 Promotion area of major cytoplasmic male sterility (CMS) lines during 2001 to 2017
CNRRI,中國水稻研究所;YAAS,宜賓市農(nóng)業(yè)科學(xué)院;GDAAS,廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院;CASRI,常德市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所;YASI,岳陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所;CNHRRDC,國家雜交水稻工程技術(shù)研究中心;BIAS,廣西博白縣農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所;CAAS,重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所;HHRRC,湖南雜交水稻研究中心;SAAS,四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所;NHRSTDC,內(nèi)江雜交水稻科技開發(fā)中心;NAAS,寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院;GXAAS,廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院;JXSCL,江西先農(nóng)種業(yè)有限公司;TSLICNHRRDC,國家雜交水稻工程研究中心清華深圳龍崗研究所。
CNRRI, China National Rice Research Institute; YAAS, Yibin Academy of Agricultural Sciences; GDAAS, Guang Dong Academy of Agricultural Sciences; CASRI, Changde Agricultural Science Research Institute; YASI, Yueyang Agricultural Sciences Institute; CNHRRDC, China National Hybrid Rice Research and Development Center; BIAS, Bobai Institute of Agricultural Sciences; CAAS, Chongqing Academy of Agricultural Science; HHRRC, Hunan Hybrid Rice Research Center; SAAS, Sichuan Academy of Agricultural Sciences; NHRSTDC, Neijiang Hybrid Rice Science and Technology Development Center; NAAS, Ningbo Academy of Agricultural Sciences; GXAAS, Guang Xi Academy of Agricultural Sciences; JXSCL, Jiangxi Xiannong Seed Co., Ltd; TSLICNHRRDC, Tsinghua-Shenzhen-Longgang Institute, China National Hybrid Rice Research and Development Center.
4.2.4 滇Ⅰ型
滇Ⅰ型不育系為晚粳型不育系,其中寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院選育的甬粳2號A推廣應(yīng)用面積最大,所配秈粳交高產(chǎn)組合——甬優(yōu)9號于2008年通過國審,米質(zhì)達國家《優(yōu)質(zhì)稻谷》標準2級,作為主推組合在浙江及周邊省份累計推廣71.5萬hm2;甬粳2號A衍生系甬粳4號A、甬粳15A配組合累計推廣面積分別達到39.3萬hm2、8.0萬hm2。
4.2.5 K型
K型不育系為粳型細胞質(zhì),在四川省推廣應(yīng)用面積較大。四川農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻高粱所先后育成了K青A、K17A、K18A等不育系,其K17A推廣面積最大;K17A及其9個衍生系,配組18個組合,累計推廣面積達116.9萬hm2。
4.2.6 紅蓮型
紅蓮型不育系推廣應(yīng)用主要分布在湖北省,粵泰A和珞紅3A表現(xiàn)突出,所配組合累計推廣面積分別達到52.5萬hm2、54.9萬hm2。
4.2.7 其他類型
88A是內(nèi)江雜交水稻科技開發(fā)中心育成的一種新胞質(zhì)不育系,利用88A先后選育了優(yōu)質(zhì)香型不育系內(nèi)香2A和內(nèi)香5A,所配組合推廣面積分別達到106.7萬hm2、44.5萬hm2;代表性品種內(nèi)香8518品質(zhì)和產(chǎn)量突出,累計推廣面積達39.3萬hm2。BT型、KV型、矮敗型不育系配組優(yōu)質(zhì)組合推廣面積也分別達到50.9萬hm2、26.8萬hm2、19.1萬hm2。
兩系雜交水稻具有配組自由的特點,幾乎所有品種都可以作為恢復(fù)系配組,因此,恢復(fù)系的來源十分豐富,而三系組合配組則受恢保關(guān)系的制約。筆者對2001—2017年主推優(yōu)質(zhì)組合骨干恢復(fù)系進行分析,將恢復(fù)系分為3類:兩系恢復(fù)系、三系恢復(fù)系和共恢恢復(fù)系(表8)。
就兩系恢復(fù)系而言,揚稻6號貢獻最大,揚稻6號及其衍生系配組優(yōu)質(zhì)組合39個,累計推廣面積達1 411.9萬hm2,占總面積的55%。揚稻6號與廣占63S、廣占63-4S和Y58S配組優(yōu)質(zhì)組合豐兩優(yōu)1號、揚兩優(yōu)6號和Y兩優(yōu)1號累計推廣面積分別達到300.8萬hm2、287.3萬hm2和248.6萬hm2,排在前3位;揚稻6號衍生系配組組合35個,累計推廣面積達537.9萬hm2,其中利用揚稻6號變異株選育恢復(fù)系(安選6號、賽恢5號)配組組合5個,累計推廣面積達48.9萬hm2;以揚稻6號為母本,蜀恢527為父本,育成恢復(fù)系5個,所配組合累計推廣面積達226.9萬hm2。
三系骨干恢復(fù)系包括廣恢998、桂99、成恢177、先恢207、輻恢838等。廣恢998是廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院1998年育成的優(yōu)質(zhì)恢復(fù)系[12],廣恢998及其衍生系配組組合22個,累計推廣面積達426.7萬hm2,代表性品種有天優(yōu)998、博優(yōu)998等。桂99是20世紀80年代廣西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院育成的[13],主要衍生系有R254、R9等,桂99及其衍生恢復(fù)系配組組合26個,累計推廣面積達255.9萬hm2。成恢177是四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院于1995年育成的優(yōu)質(zhì)、抗病新恢復(fù)系[14],主要衍生系有成恢727、成恢3203等,成恢177配組優(yōu)質(zhì)組合川香優(yōu)2號累計推廣面積達67.4萬hm2。先恢207由湖南雜交水稻中心育成,配組優(yōu)質(zhì)組合T優(yōu)207累計推廣面積達120.3萬hm2,衍生系包括湘恢299、華恢272、華恢284、R6135等。輻恢838由四川省原子核應(yīng)用技術(shù)研究所于1990年育成[15],主要衍生系有838選、輻恢305、岡恢38等。
表8 2001—2017年主要恢復(fù)系推廣應(yīng)用面積Table 8 Promotion area of major restorer lines during 2001 to 2017
共恢恢復(fù)系具有三系不育系的恢復(fù)基因,對三系、兩系不育系共同恢復(fù),骨干恢復(fù)系有明恢63、蜀恢527、華占等。明恢63是謝華安于1981年育成的抗病性強、產(chǎn)量配合力高、米質(zhì)優(yōu)良、適應(yīng)性廣的恢復(fù)系[16]。2001—2017年各育種單位利用明恢63育成的衍生系配組三系組合有52個,累計推廣面積1 024.1萬hm2以上,占總面積的19.1%;查閱國家水稻數(shù)據(jù)庫可知,中國水稻研究所所章善慶等利用明恢63作父本,育成恢復(fù)系T-8,與中浙A配組育成中浙優(yōu)8號,作為廣西、浙江等地主推品種,累計推廣面積達69.9萬hm2。
蜀恢527由四川農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所于1996年育成[17],主要兩系衍生系包括丙4114、R674等,配組組合16個,累計推廣面積達349.5萬hm2。作為三系恢復(fù)系配組組合10個,累計推廣面積達138.8萬hm2;代表組合金優(yōu)527、川江優(yōu)527等。蜀恢527三系衍生系配組組合33個,累計推廣面積達461.1萬hm2。
華占由中國水稻研究所從外引材料“SC2-S6”中通過不同類型三系不育系配組測恢、系統(tǒng)選擇、純化等連續(xù)幾個世代后,于2004年育成[18]。根據(jù)國家水稻數(shù)據(jù)中心的公開信息(截至2019年8月),以華占為父本,已審定87個品種,其中三系組合59個、兩系組合28個,多數(shù)育成組合具有優(yōu)質(zhì)、豐產(chǎn)、矮稈、抗稻瘟病等特性。2008—2017年利用華占配組大面積推廣的優(yōu)質(zhì)組合13個,累計推廣373.3萬hm2,其中天優(yōu)華占推廣面積達到130.1萬hm2,C兩優(yōu)華占、榮優(yōu)華占、欣榮優(yōu)華占、五優(yōu)華占面積也超過33.3萬hm2。2017年雜交稻推廣面積排在前10位的組合,5個組合是利用華占配組,且米質(zhì)均達到國標3級以上。
如上所述,2001—2017年間,我國在優(yōu)質(zhì)不育系、恢復(fù)系的選育和優(yōu)質(zhì)雜交稻的推廣方面發(fā)展迅速,較好地滿足了稻米市場的需要,促進了水稻生產(chǎn)的高質(zhì)量穩(wěn)定發(fā)展。但也應(yīng)看到,在優(yōu)質(zhì)雜交稻發(fā)展過程中還有許多問題亟待解決。
目前,我國高檔優(yōu)質(zhì)雜交稻組合的選育與推廣滯后于市場需求[19]。2017年年推廣面積超過0.67萬hm2的優(yōu)質(zhì)雜交組合241個,累計推廣面積占總面積的60%;但優(yōu)質(zhì)組合以3級米為主,主要理化指標達到國標1級和2級的組合有62個,推廣面積僅占雜交稻總面積的15.7%。大多數(shù)3級優(yōu)質(zhì)稻與1、2級相比,主要差別在于堊白率和堊白度偏高。林海等[20]研究表明,2012—2017年審定的水稻品種主要米質(zhì)指標中,堊白粒率和堊白度的優(yōu)質(zhì)達標率表現(xiàn)較差。堊白粒率和堊白度已成為制約我國雜交稻品質(zhì)進一步提高的主要因子。
當前大多雜交稻品種存在優(yōu)質(zhì)而不高產(chǎn)、高產(chǎn)而不優(yōu)質(zhì)的問題,而常規(guī)稻品種黃華占等由于米質(zhì)好、產(chǎn)量高,受到稻米消費市場的歡迎。雜交稻優(yōu)質(zhì)與高產(chǎn)的矛盾主要受3個因素影響:一是遺傳因素,優(yōu)質(zhì)與高產(chǎn)的矛盾是一個普遍的科學(xué)問題,在不同作物中均廣泛存在,雜交稻也不例外;二是環(huán)境因素,稻米品質(zhì)和產(chǎn)量的形成均受生態(tài)環(huán)境因子如溫度、光照、土壤和插秧密度、肥水管理等栽培措施的影響,兩者兼顧難度較大;三是市場因素,過去為解決溫飽問題,育種主要以高產(chǎn)為主要目標,沒有重視對優(yōu)質(zhì)稻的選育,導(dǎo)致了生產(chǎn)上優(yōu)質(zhì)雜交稻所占比重低。當前人們對稻米品質(zhì)的要求除了有良好的適口性外,對稻米的外觀品質(zhì)、加工品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)等也提出了更高要求。
為解決上述問題,應(yīng)強化高檔優(yōu)質(zhì)雜交稻選育,從品種改良、栽培技術(shù)配套、評價標準修訂等多方面著手,打破優(yōu)質(zhì)與高產(chǎn)之間的矛盾,將這兩者平衡、協(xié)調(diào)統(tǒng)一起來,促進我國優(yōu)質(zhì)雜交稻產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。
7.1.1 綜合技術(shù)改良稻米品質(zhì)
雜交稻稻米品質(zhì)的改良重點是“兩高一低”,即高整精米率、高食味評分、低堊白度。既要好看又要好吃,即整精米率>60%,堊白度<3%,直鏈淀粉含量13%~18%,堿硝值>6,膠稠度>60 mm,米飯不爆裂,軟而不粘,清香爽口,冷飯不回生等。常規(guī)育種手段對稻米品質(zhì)目標性狀的選擇準確性差,下一步應(yīng)利用分子生物學(xué)技術(shù)與常規(guī)育種技術(shù)相結(jié)合,對堊白Chalk5、直鏈淀粉含量Wx、糊化溫度ALK、香味fgr等品質(zhì)基因進行分子標記輔助選擇或基因編輯,改良雜交水稻親本品質(zhì)性狀,提高育成優(yōu)質(zhì)食味水稻的效率[21-23]。
7.1.2 培育優(yōu)質(zhì)與高產(chǎn)兼顧新組合
優(yōu)質(zhì)與高產(chǎn)兩者的矛盾并非一成不變,在過去幾十年中,優(yōu)質(zhì)與高產(chǎn)的協(xié)調(diào)關(guān)系得到了卓有成效的發(fā)展,如豐兩優(yōu)1號、天優(yōu)華占等組合均具有優(yōu)異的稻米品質(zhì)和較高的產(chǎn)量。研究表明,通過合理組合多個水稻粒型控制的優(yōu)異等位基因可以實現(xiàn)水稻產(chǎn)量與品質(zhì)的雙提升[24]。下一階段要解決優(yōu)質(zhì)與高產(chǎn)的矛盾應(yīng)當從以下2個方面入手:一是要加強種質(zhì)資源的挖掘。目前我國水稻種質(zhì)資源庫保存有豐富的品種資源,其中可能存在一些兼具優(yōu)質(zhì)和高產(chǎn)特性的品系,并加強國外優(yōu)質(zhì)稻如泰國茉莉香、巴斯馬蒂資源的引進與利用;二是要創(chuàng)造新種質(zhì)資源。打破現(xiàn)有水稻遺傳結(jié)構(gòu),改變和導(dǎo)入新的遺傳物質(zhì),利用遠緣雜交、亞種間雜交、物理或化學(xué)誘變、花藥培養(yǎng)與基因編輯等策略創(chuàng)造新的種質(zhì)資源。
水稻生長階段,地理環(huán)境條件、光照、溫度、種植密度、肥料運籌等會影響大米的食味品質(zhì);收獲干燥階段,提前或推遲收割、干燥溫度過高、速度過快等都可能使大米食味品質(zhì)下降;貯藏階段,貯藏性的好壞也會影響稻米的食味、營養(yǎng)價值和出米率。因此,只有配套優(yōu)質(zhì)稻生產(chǎn)技術(shù),提高稻米食味品質(zhì)才有可能實現(xiàn)。
近年來,我國先后頒布了農(nóng)業(yè)農(nóng)村部行業(yè)標準《食用稻品種品質(zhì)》(NY/T593-2013)和國家標準《大米》(GB/T1354-2018),突出了高整精米率、高食味品質(zhì)和低堊白等稻米品質(zhì)評價指標。我國應(yīng)繼續(xù)開展稻米食味品質(zhì)的評價方法與相關(guān)檢測技術(shù)等方面的研究[25],開發(fā)稻米品質(zhì)快速檢測設(shè)備,量化感官評價結(jié)果,加快選育符合消費需求的高檔優(yōu)質(zhì)稻。