上海優(yōu)質(zhì)粳稻發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢

劉 偉

（中墾種業(yè)股份有限公司，上海 200086）

“十四五”開局之年，中央提出要“打好種業(yè)翻身仗”；緊接著，2021 年7 月中央全面深化改革委員會審議通過《種業(yè)振興行動方案》。中國要從農(nóng)業(yè)大國走向農(nóng)業(yè)強國，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，種業(yè)是基礎(chǔ)、是關(guān)鍵。當(dāng)前，我國種業(yè)發(fā)展的內(nèi)外部環(huán)境正面臨深刻變化。在新形勢下，如何針對自身不足，挖掘潛力，圍繞高質(zhì)量、綠色發(fā)展，解決好種子“卡脖子”問題，是擺在所有種業(yè)人面前的首要課題。

民以食為天，食以稻為先。水稻不僅是我國最主要的糧食作物之一，更是長江流域地區(qū)人們的主糧。而在以上海為中心的長三角地區(qū)，粳稻占主導(dǎo)地位。因此，優(yōu)質(zhì)粳稻新品種的選育及推廣應(yīng)用，對上海優(yōu)質(zhì)稻米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對保障國家糧食安全，起著十分重要的推動作用。

1 國內(nèi)外優(yōu)質(zhì)粳稻研究現(xiàn)狀

優(yōu)質(zhì)粳稻生產(chǎn)受到品種、氣候、土壤、肥料等多重因素的共同影響，優(yōu)質(zhì)品種的選育問題一直是國內(nèi)外育種研究的熱點與難點。

1.1 國外優(yōu)質(zhì)粳稻研究進(jìn)展國外稻米品質(zhì)研究起步較早。日本、韓國、美國都很重視優(yōu)質(zhì)粳稻的生產(chǎn)與研究。日本粳稻素以品質(zhì)優(yōu)良和食味口感好著稱，育成了越光、一見鐘情、日之光、秋田小町等優(yōu)質(zhì)粳稻品種，其中越光品種享譽全球，已種植近70 年。韓國對稻米食味品質(zhì)研究也相對較早，代表性品種有珍品等。美國比較重視粒型及外觀品質(zhì)的研究，大部分美國稻米品質(zhì)優(yōu)異，碾米品質(zhì)好、外觀佳，在市場上競爭力較強。

1.2 國內(nèi)優(yōu)質(zhì)粳稻研究進(jìn)展由于我國人口眾多，長期以來水稻生產(chǎn)和品種選育都以高產(chǎn)為首要目標(biāo)，優(yōu)質(zhì)稻米研究起步偏遲。進(jìn)入21 世紀(jì)以來，隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的加快推進(jìn)，優(yōu)質(zhì)稻米品種選育和生產(chǎn)都有了長足發(fā)展。

近年來，我國水稻主要生產(chǎn)省份在品種審定時把稻米品質(zhì)作為一項主要限制指標(biāo)，有力提升了優(yōu)質(zhì)水稻育種的整體水平。同時也對稻瘟病抗性差的材料實行“一票否決”，以此來提高水稻在大面積生產(chǎn)應(yīng)用上的安全性[1]。如江蘇省水稻品種審定要求米質(zhì)至少達(dá)到國標(biāo)三級以上，且稻瘟病綜合抗病指數(shù)必須小于5.0，二者缺一不可。

品質(zhì)研究上，目前已經(jīng)有專家團(tuán)隊克隆了系列粒型基因、堊白相關(guān)基因、淀粉品質(zhì)相關(guān)基因及谷蛋白相關(guān)基因[2]，并進(jìn)行了深入的功能研究。如中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所傅向東研究員通過對熱帶粳稻種質(zhì)資源的研究分析，找到在不降低粒重的前提下能明顯改進(jìn)稻米外觀品質(zhì)的一些基因，這些基因的克隆為從外觀品質(zhì)、食味品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)上詳細(xì)闡述稻米品質(zhì)性狀的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)奠定了基礎(chǔ)，也為品質(zhì)育種提供了優(yōu)良基因資源[3]。

品種選育上，東北由于特殊的地理氣候因素，優(yōu)質(zhì)米品種的外觀品質(zhì)普遍優(yōu)于長江中下游地區(qū)，在優(yōu)良食味品種選育上走在全國前列，育成了享譽國內(nèi)外的五常大米品種——稻花香2號（五優(yōu)稻4號），以及松粳和吉粳系列優(yōu)質(zhì)粳稻品種，有效地提升了東北稻米在國內(nèi)外優(yōu)質(zhì)米市場上的競爭力。長三角地區(qū)由江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所王才林研究團(tuán)隊率先引進(jìn)日本的低直鏈淀粉含量品種關(guān)東194 作為父本，與武香粳14 雜交，分別選育出南粳46（中熟晚粳）和南粳9108（遲熟中粳），與武粳13 雜交選育出南粳5055 等[4]。其中南粳46 是長三角地區(qū)育成的第一個優(yōu)質(zhì)食味軟米品種，與南粳9108 一起于2019 年榮獲“第二屆全國優(yōu)質(zhì)粳稻品種食味品質(zhì)鑒評金獎”。

總的來說，雖然我國優(yōu)質(zhì)粳稻品種選育已取得明顯進(jìn)展，但仍普遍存在并亟需解決的問題有：（1）綜合性狀優(yōu)良的優(yōu)質(zhì)食味稻品種匱乏，好吃的不好看，或者好吃的不抗病、不抗倒；（2）優(yōu)質(zhì)食味稻絕大多數(shù)不耐貯存。

2 上海水稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

上海地處長江入?？冢徧?，歷史上一直是魚米之鄉(xiāng)。上海市民歷來偏愛粳米、糯米。自從20 世紀(jì)80 年代中后期“秈改粳”以來，上海大部分郊區(qū)開始種植粳稻。20 世紀(jì)90 年代水稻種植面積一直在20 萬hm2以上，進(jìn)入21 世紀(jì)，隨著城市工業(yè)化發(fā)展及種植業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，水稻種植面積不斷下降[5]。據(jù)統(tǒng)計，2020 年上海全市水稻種植面積約為9.0547 萬hm2，常規(guī)稻5.5660 萬hm2，其中“國慶稻”品種約2067hm2，南粳系列軟米面積約3.1967 萬hm2；雜交稻3.2327 萬hm2。

雖然上海水稻種植總面積不斷降低，但是水稻單產(chǎn)一直穩(wěn)步提升，從20 世紀(jì)90 年代初每667m2不到500kg，提高到2020 年平均產(chǎn)量超600kg。2004-2017 年上海一直實行“免費統(tǒng)一供種”，2018年以來實行種子市場化供應(yīng)，2020 年開始實行水稻主導(dǎo)品種推介目錄。2021 年上海市發(fā)布水稻主導(dǎo)品種推介共16 個，其中，早熟中粳類優(yōu)質(zhì)“國慶稻”品種2 個，常規(guī)晚粳品種9 個，優(yōu)質(zhì)雜交粳稻品種5 個。目錄中推廣10 年以上的老品種有南粳46、秋優(yōu)金豐、花優(yōu)14 和秀水134，前3 個品種的種植面積仍然是較大的，分別達(dá)到1.40 萬hm2、0.73 萬hm2和1.93 萬hm2。種植面積較大的優(yōu)質(zhì)軟米品種還有南粳9108、銀香38、青香軟粳、松早香1號、滬軟1212 等，糯稻還有近1333hm2的種植面積。以市主導(dǎo)品種為主體的水稻優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)良種覆蓋率和種子統(tǒng)供率持續(xù)保持在97%以上，有力保障了上海水稻產(chǎn)業(yè)的健康良性發(fā)展[6]。

按照當(dāng)前農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的要求，上海水稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展要由“高投入、高產(chǎn)出”向“提質(zhì)增效”的現(xiàn)代水稻產(chǎn)業(yè)方向轉(zhuǎn)變，即要減少化肥、農(nóng)藥施用量，發(fā)展綠色、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)的現(xiàn)代水稻產(chǎn)業(yè)。具體的實踐就是要從“賣稻谷”向“賣大米”轉(zhuǎn)變，發(fā)展地產(chǎn)優(yōu)質(zhì)稻米產(chǎn)業(yè)已成為當(dāng)前上海水稻產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)提質(zhì)增效、轉(zhuǎn)型升級的重點工作。所以，隨著優(yōu)質(zhì)稻米產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，優(yōu)質(zhì)軟米品種已逐漸成為上海常規(guī)粳稻品種的主體。但隨著近幾年災(zāi)害性氣候的頻繁發(fā)生以及耕作制度的變革，上海及周邊長三角粳稻種植區(qū)稻瘟病頻繁暴發(fā)，目前生產(chǎn)上主推的優(yōu)質(zhì)軟米品種對稻瘟病抗性普遍偏弱，給優(yōu)質(zhì)稻米綠色生產(chǎn)和糧食安全帶來了巨大威脅，導(dǎo)致優(yōu)質(zhì)軟米品種推廣應(yīng)用面臨極大的風(fēng)險，也制約了優(yōu)質(zhì)食味稻米產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。因此，優(yōu)質(zhì)食味水稻抗性育種將變成一項突破種源“卡脖子”工程的關(guān)鍵目標(biāo)。未來上海水稻育種的大方向和大趨勢必定以稻瘟病抗性過關(guān)為前提，然后再綜合考慮米質(zhì)、食味、產(chǎn)量、熟期、抗逆性等。也只有這樣，才能確保廣大農(nóng)戶的種植效益和國家的糧食安全。

3 上海優(yōu)質(zhì)水稻育種現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

上海優(yōu)質(zhì)水稻育種的歷史較早，育種水平較高，同時在雜交粳稻的育種及制種技術(shù)上居于國內(nèi)領(lǐng)先水平。20 世紀(jì)80 年代以來，上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物育種栽培研究所先后育成了寒豐、秋豐、優(yōu)豐、金豐等系列優(yōu)質(zhì)常規(guī)粳稻，同時利用秈粳架橋等方式育成了一批強優(yōu)勢優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)雜交粳稻組合8 優(yōu)161、申優(yōu)1號、申優(yōu)693 等。其中秋豐、金豐以及8 優(yōu)161 由于成果突出分別獲得了“上海市科技進(jìn)步一等獎”。另外上海市閔行區(qū)農(nóng)科所用不育系寒豐A 和恢復(fù)系湘晴4144 組配的晚熟雜交粳稻寒優(yōu)湘晴于1989 年通過上海市品種審定，由于米質(zhì)優(yōu)得到大面積推廣[2]，成為郊區(qū)優(yōu)質(zhì)米長期專用雜交稻組合之一。但上海育成的優(yōu)質(zhì)粳稻品種由于產(chǎn)量潛力有限和耐肥抗倒性不強等原因，一段時期內(nèi)在上海郊區(qū)種植應(yīng)用的比例不高，統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，2000-2013 年間上海郊區(qū)常規(guī)水稻種植品種長期以浙江嘉興的“秀水”系列以及江蘇的“武運粳”系列為主，上海本地育成的品種種植比例長期低于35%。

但自從2010 年以來，上海自主優(yōu)質(zhì)粳稻新品種選育取得了突破性進(jìn)展，重點體現(xiàn)在保持優(yōu)良品質(zhì)的同時，產(chǎn)量和綜合抗性有了明顯提升。以上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院為主的多個育種單位先后育成花優(yōu)14、秋優(yōu)金豐、申優(yōu)26、青香軟粳、滬香粳106 等一批優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)粳稻新品種，顯著提高了上海自主選育優(yōu)質(zhì)稻品種的種植比例。2014 年以來，上海自主育成的水稻品種種植比例從40%穩(wěn)步提升到60%以上。其中上海雜交粳稻的種植比例20 年來一直處于全國領(lǐng)先水平，大面積雜交制種產(chǎn)量近年來一直保持在175kg/667m2以上。當(dāng)前上海水稻生產(chǎn)無論是單產(chǎn)還是優(yōu)質(zhì)品種占有率都居于全國前列。近年來由于國家推進(jìn)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，水稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展由高產(chǎn)向優(yōu)質(zhì)轉(zhuǎn)變，許多上海周邊地區(qū)的水稻種植開始實行“秈改粳”，上海的優(yōu)質(zhì)粳稻新品種也開始從上海郊區(qū)走向江蘇、浙江、安徽、江西等周邊地區(qū)，受到了市場和農(nóng)戶的普遍歡迎。

為配合上海水稻產(chǎn)業(yè)由“賣稻谷”向“賣大米”轉(zhuǎn)變，近2 年上海優(yōu)質(zhì)水稻育種也取得了新的突破，即優(yōu)質(zhì)有了新的內(nèi)涵，在食味育種方面取得了明顯進(jìn)展。先后育成了食味口感突出的松香粳1018、滬軟1212、銀香38、嘉農(nóng)粳6號等優(yōu)質(zhì)新品種，其中滬軟1212、松香粳1018 和銀香38 連續(xù)三屆榮獲“全國優(yōu)質(zhì)粳稻品種食味品質(zhì)鑒評金獎”；另外還育成了松早香1號和滬早香軟1號等熟期較早、食味口感好的優(yōu)質(zhì)“國慶稻”新品種。這些優(yōu)良食味新品種已紛紛成為上海地產(chǎn)優(yōu)質(zhì)大米品牌的專用品種，為當(dāng)前大力發(fā)展上海地產(chǎn)優(yōu)質(zhì)大米產(chǎn)業(yè)提供了種源支撐，也正成為上海水稻種業(yè)市場的主力軍，同時將提高上海水稻種業(yè)的競爭力，助力上海水稻種業(yè)走向全國市場。

4 上海優(yōu)質(zhì)水稻育種亟需解決的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和關(guān)鍵技術(shù)

從生產(chǎn)實踐來看，當(dāng)前上海優(yōu)質(zhì)粳稻育種必須解決好稻瘟病抗性這個首要問題，這是當(dāng)下“卡脖子”問題的癥結(jié)所在。抗稻瘟病優(yōu)良食味粳稻新品種的選育過程中，關(guān)鍵是要解決好高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)與稻瘟病抗性、外觀品質(zhì)與食味品質(zhì)、優(yōu)質(zhì)食味與耐陳化之間的矛盾。

4.1 優(yōu)質(zhì)與高產(chǎn)基因的有效聚合通過系統(tǒng)分析高產(chǎn)品種與優(yōu)質(zhì)品種在品質(zhì)性狀和產(chǎn)量性狀上的相互關(guān)系，研究稻米外觀品質(zhì)與食味品質(zhì)之間、品質(zhì)與產(chǎn)量之間的相互關(guān)系；明確高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)品種改進(jìn)的關(guān)鍵性狀，以外觀、食味品質(zhì)為中心開展水稻品質(zhì) 研究。

4.2 多種抗稻瘟病基因的有效聚合優(yōu)良食味種質(zhì)創(chuàng)新過程中，要注意將抗稻瘟病基因，主要是抗病譜較廣的稻瘟病抗性基因，如Pita、Pigm、Pi-40等通過聚合雜交的方法導(dǎo)入受體親本，構(gòu)建育種群體[7]。在分離世代，通過與產(chǎn)量、米質(zhì)基因連鎖的分子標(biāo)記輔助選擇，快速、準(zhǔn)確選擇目標(biāo)基因，篩選出一批有良好應(yīng)用價值的中間材料，加快育種工作進(jìn)程。

4.3 研究品質(zhì)遺傳控制體系，同步改良稻米外觀品質(zhì)與食味品質(zhì)傳統(tǒng)育種方法通過觀看研磨后稻米的外觀米質(zhì)、精加工后煮飯品嘗其食味品質(zhì)，兩者結(jié)合來進(jìn)行優(yōu)質(zhì)稻米的篩選，對時間和人力要求都比較高。隨著稻米品質(zhì)遺傳控制體系研究的深入，稻米品質(zhì)相關(guān)的基因功能逐漸清晰，越來越多的與稻米品質(zhì)基因連鎖的分子標(biāo)記被開發(fā)，這些理論研究的進(jìn)展將為常規(guī)育種工作提供有效輔助，通過對早期苗進(jìn)行米質(zhì)相關(guān)分子標(biāo)記檢測，可以較早地對稻米外觀品質(zhì)和食味品質(zhì)進(jìn)行預(yù)測，提高了選擇效率。同時科技進(jìn)步使越來越多的新技術(shù)應(yīng)用于品質(zhì)研究。如近紅外分析儀、RVA 譜儀、米飯質(zhì)地測定儀等先進(jìn)儀器設(shè)備為稻米品質(zhì)研究的不斷深入提供了保證。

4.4 科學(xué)建立優(yōu)良食味稻米品種的評價方法在設(shè)定對照品種的基礎(chǔ)上，通過以下6 個方面與對照品種進(jìn)行全方位比較[8]。（1）外觀：用視覺判定，觀察米飯的光澤、白度、飽滿程度、留胚多少，米飯有無黑斑、彎曲變形和脹裂等情況。（2）氣味：用嗅覺判定，用筷子取少量米飯放在鼻子上聞，判斷米飯固有的香氣情況。（3）味道：用味覺判定，米飯入口后，邊嚼邊用牙齒、舌頭等感覺器官仔細(xì)品嘗米飯是否有甜味。（4）口感：用觸覺判定，米飯細(xì)嚼3～5s，體會其通過喉嚨時的滑潤感。（5）回生度：用觸覺判定，米飯在室溫放置1～2h 后，重新品嘗，判斷變“硬”的程度。（6）綜合評價，完成前5 項比較后，根據(jù)供試樣品的食味與對照品種比較，進(jìn)行綜合評判。

5 對上海優(yōu)質(zhì)粳稻育種的建議

5.1 充分發(fā)揮現(xiàn)有種質(zhì)資源優(yōu)勢利用從各大科研院所引進(jìn)的優(yōu)質(zhì)、抗病、高產(chǎn)的水稻種質(zhì)資源，對現(xiàn)有種質(zhì)庫內(nèi)的種質(zhì)資源、中間材料進(jìn)行鑒定、評價，構(gòu)建抗稻瘟病優(yōu)良食味創(chuàng)新核心種質(zhì)，根據(jù)適合上海種植的粳稻理想株型，穗型互補、米質(zhì)互補、熟期互補等原則，進(jìn)行科學(xué)配組，選育適合上海水稻生產(chǎn)種植的優(yōu)良食味粳稻新品種。增加上海水稻品種的新類型，豐富上海水稻遺傳背景，培育成的抗稻瘟病優(yōu)良食味粳稻新品種適應(yīng)目前水稻機械化生產(chǎn)的要求，提高上海水稻品種對不良?xì)夂虻牡钟芰Γ岣邇?yōu)質(zhì)稻米的種植比例，促進(jìn)水稻產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級。

5.2 將常規(guī)育種技術(shù)與現(xiàn)代生物技術(shù)相融合由于產(chǎn)量性狀、植株農(nóng)藝性狀等都屬于數(shù)量性狀，雜交和選擇仍是聚合有利性狀的基本途徑。但隨著水稻功能基因組研究的深入，一些抗性和品質(zhì)已知有比較明確的功能基因控制或設(shè)計了適用的分子標(biāo)記?？梢詫⒊Ｒ?guī)育種技術(shù)與現(xiàn)代生物技術(shù)有效融合，利用分子標(biāo)記輔助選擇、花粉培養(yǎng)技術(shù)，加快育種進(jìn)程，提高品種抗病性、抗逆性，提高育種效率，提升育成品種的科技含量。

5.3 將外觀品質(zhì)與優(yōu)良食味相融合以稻米外觀品質(zhì)、食味品質(zhì)為中心開展稻米品質(zhì)改良研究，實現(xiàn)稻米外觀品質(zhì)與食味品質(zhì)的同步提高。改變傳統(tǒng)育種模式中研磨后觀看外觀米質(zhì)和煮飯品嘗來進(jìn)行稻米外觀、食味品質(zhì)篩選的舊模式，利用新技術(shù)、新設(shè)備提高選擇精準(zhǔn)度，縮短育種年限。

積極運用國內(nèi)外最新分子生物、遺傳育種研究發(fā)現(xiàn)，把實驗所得與稻米產(chǎn)量、品質(zhì)、抗稻瘟病相關(guān)適用分子標(biāo)記運用于常規(guī)育種，在高產(chǎn)抗病的基礎(chǔ)上實現(xiàn)稻米品質(zhì)同步改良。

5.4 加強長三角地區(qū)多學(xué)科的聯(lián)合協(xié)作攻關(guān)通過政府層面在長三角地區(qū)，以上海為中心，江、浙、皖聯(lián)動，進(jìn)一步推動產(chǎn)、學(xué)、研、推的深度融合發(fā)展，加快實施農(nóng)業(yè)生物育種、種源關(guān)鍵核心技術(shù)等重大科研項目聯(lián)合攻關(guān)，積極開展功能基因的挖掘和基因編輯技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)綠色、優(yōu)質(zhì)、早熟、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、抗病、抗逆、宜機、輕簡化栽培等多個優(yōu)異性狀協(xié)同改良，集成基因組學(xué)、表觀組學(xué)、環(huán)境組學(xué)、生物信息學(xué)、合成生物學(xué)等手段進(jìn)行分子設(shè)計育種，精準(zhǔn)定制出所需的良種。