優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)抗病水稻品種資源創(chuàng)新可行性探討

湯玉煊 劉素玲 楚宗艷 吳 超 杜玉蓓

（開(kāi)封市農(nóng)林科學(xué)研究院，河南開(kāi)封 475004）

水稻是我國(guó)乃至世界的主要糧食作物，全國(guó)有60%以上的人口以稻米為主食，在我國(guó)糧食生產(chǎn)中具有舉足輕重的地位。2021年中央一號(hào)文件強(qiáng)調(diào)糧食播種面積和產(chǎn)量要保持基本穩(wěn)定，確保提高我國(guó)糧食總產(chǎn)量，滿足我國(guó)人民生活所需和經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展需求[1-2]。我國(guó)耕地面積有限，進(jìn)一步擴(kuò)大糧食種植面積已不現(xiàn)實(shí)，唯一的途徑就是提高水稻等糧食作物的單產(chǎn)水平。開(kāi)封市地處中原，光熱資源豐富，秋季晝夜溫差大，是我國(guó)優(yōu)質(zhì)水稻的適宜產(chǎn)區(qū)，常年種植面積在6 666.67 hm2左右，是開(kāi)封市主要糧食作物之一。為提高水稻單產(chǎn)水平，改善稻米品質(zhì)，借助開(kāi)封市重大科技項(xiàng)目的支持，開(kāi)展優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)抗病水稻品種資源創(chuàng)新研究，旨在利用優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)抗病水稻品種創(chuàng)新資源，加速開(kāi)封市水稻新品種育種步伐，大力發(fā)展水稻生產(chǎn)，提高水稻產(chǎn)量，改善稻米品質(zhì)，打造開(kāi)封市“杜良”優(yōu)質(zhì)大米知名品牌，對(duì)開(kāi)封市糧食增產(chǎn)、農(nóng)民增收具有重要作用。

1 研究依據(jù)

1.1 我國(guó)水稻育種發(fā)展趨勢(shì)

1974—2018年，全國(guó)共審定11 066個(gè)水稻品種（根據(jù)國(guó)家水稻中心數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)），但真正用于大面積生產(chǎn)的品種極為有限。每年種植面積大于6 667 hm2的品種只有800多個(gè)，最大年種植面積達(dá)40萬(wàn)hm2的品種僅55個(gè)，其中常規(guī)稻品種23個(gè)、雜交稻品種32個(gè)。在水稻生產(chǎn)過(guò)程中，需要更多關(guān)注稻米食味品質(zhì)，以及農(nóng)藥殘留、重金屬等是否超標(biāo)，是否綠色等安全性問(wèn)題，有的細(xì)分群體對(duì)稻米功能性提出了要求，如低GI值、高維生素含量等。在深加工方面，如米線、嬰幼兒米粉等對(duì)品質(zhì)（對(duì)應(yīng)專用品種）和一致性有較高要求，這就要求在未來(lái)水稻育種中要充分考慮供需結(jié)構(gòu)變化，在高產(chǎn)、多抗、廣適的基礎(chǔ)上，將稻米食味品質(zhì)作為重要目標(biāo)，兼顧香味、拒重金屬等特性，以及營(yíng)養(yǎng)和功能需求[3-4]。

1.2 國(guó)內(nèi)外水稻生產(chǎn)發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)水稻播種面積僅次于印度，約占世界水稻總面積的1/6，占國(guó)內(nèi)糧食種植面積的27%，平均單產(chǎn)7.05 t/hm2，比世界平均單產(chǎn)高35%左右。稻谷產(chǎn)量居世界第一，約占世界稻谷總產(chǎn)量的32%，占國(guó)內(nèi)糧食總產(chǎn)量的40%左右。截至2019年，我國(guó)稻谷總產(chǎn)實(shí)現(xiàn)“十六連增”，據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)2019年稻谷產(chǎn)量20960萬(wàn)t，播種面積2966.7萬(wàn)hm2，稻谷產(chǎn)量的增加得益于單產(chǎn)水平的提高，產(chǎn)量連續(xù)9年穩(wěn)定在2億t以上。

1.3 國(guó)內(nèi)外稻米市場(chǎng)調(diào)查與競(jìng)爭(zhēng)力預(yù)測(cè)

1.3.1 國(guó)內(nèi)稻米市場(chǎng)調(diào)查與競(jìng)爭(zhēng)力預(yù)測(cè)。我國(guó)是世界上第二大水稻生產(chǎn)國(guó)，水稻總產(chǎn)量世界第一，同時(shí)我國(guó)也是世界上最大的稻谷消費(fèi)國(guó)。近年來(lái)，我國(guó)稻谷供需基本平衡、略有缺口。我國(guó)是一個(gè)擁有14億人口的大國(guó)，每年進(jìn)口稻米300萬(wàn)t以上。隨著人們生產(chǎn)水平的不斷提高，人們的膳食觀念改變，對(duì)大米的品質(zhì)要求更加嚴(yán)格，優(yōu)質(zhì)稻米需求量急劇增加。因此，開(kāi)展優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)抗病水稻新品種選育，并在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用，是解決我國(guó)稻谷缺口、保證糧食安全的有效途徑，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)具有極大的潛力和競(jìng)爭(zhēng)力[5-6]。

1.3.2 國(guó)際稻米市場(chǎng)調(diào)查與競(jìng)爭(zhēng)力預(yù)測(cè)。2019年聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織的《世界糧食安全和營(yíng)養(yǎng)狀況》報(bào)告顯示，2019年近6.9億人遭受饑餓，與2018年相比增加1 000萬(wàn)人，與5年前相比增加近6 000萬(wàn)人。由于氣候變化引起的自然災(zāi)害，特別是近幾十年來(lái)罕見(jiàn)的蝗蟲(chóng)和草地貪夜蛾等生物災(zāi)害以及洪澇災(zāi)害，與仍在蔓延的新冠肺炎疫情等疊加，引發(fā)全球性經(jīng)濟(jì)衰退，將使2021年全球的饑餓人數(shù)至少新增約8 300萬(wàn)人。在疫情嚴(yán)重的國(guó)家與地區(qū)，危機(jī)波及面更廣，世界對(duì)稻谷的需求量將越來(lái)越大。在國(guó)際市場(chǎng)需求量不斷增加的前提下，隨著我國(guó)稻谷及稻米加工生產(chǎn)成本的逐步降低、稻谷品質(zhì)的逐步改善，選育優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)抗病水稻新品種，并推廣應(yīng)用，在國(guó)際上將擁有強(qiáng)勁的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和廣闊的市場(chǎng)空間。

1.4 研究的創(chuàng)新性與必要性

1.4.1 研究創(chuàng)新性。本研究利用常規(guī)育種與分子生物育種技術(shù)相結(jié)合，通過(guò)聚合育種、雜交、回交、復(fù)交、測(cè)交等手段創(chuàng)造變異，創(chuàng)新培育優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗稻瘟病水稻品種資源材料，利用創(chuàng)新材料組配雜交組合系選優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)抗病水稻新品系（種），有效解決開(kāi)封市目前抗病、高抗稻瘟病品種少的問(wèn)題，解決水稻高產(chǎn)與抗病、高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)的矛盾[7-8]。

1.4.2 研究必要性。水稻在我國(guó)糧食供給量中占據(jù)相當(dāng)大的份額，在世界糧食生產(chǎn)中也占據(jù)著重要的地位。近幾年我國(guó)糧食供需一直趨于平衡狀態(tài)，基本能夠自給，但我國(guó)糧食單產(chǎn)的提高進(jìn)入了一個(gè)緩慢時(shí)期，提高產(chǎn)量的難度越來(lái)越大，如何進(jìn)一步提高產(chǎn)量成了必須要思考的問(wèn)題。在我國(guó)增加種植面積可能性很小的情況下，依靠科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，不斷提高水稻等糧食作物單產(chǎn)，是保證我國(guó)糧食安全的唯一途徑。

水稻資源創(chuàng)新選育新品種一直是水稻主產(chǎn)區(qū)國(guó)家一項(xiàng)重要的項(xiàng)目，尤其是人多地少、自然資源短缺的國(guó)家更注重水稻高產(chǎn)育種工作。我國(guó)水稻育種專家為解決我國(guó)人多地少、糧食供給不足的矛盾，也一直致力于水稻高產(chǎn)育種工作，育出了許多高產(chǎn)的水稻新品種，并創(chuàng)造了很多水稻高產(chǎn)的典型，育出的水稻新品種在我國(guó)水稻主產(chǎn)區(qū)大面積推廣應(yīng)用，為我國(guó)的水稻生產(chǎn)、糧食供給作出了巨大貢獻(xiàn)。然而，就河南省而言，水稻育種力量單薄、分散，研究手段落后，育種研究水平尚低，優(yōu)質(zhì)、抗病水稻品種資源狹窄，缺乏優(yōu)質(zhì)、抗病、適應(yīng)性強(qiáng)的超高產(chǎn)優(yōu)良品種。生產(chǎn)上可供選擇的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、綜合性狀優(yōu)良的品種較少，品種更新?lián)Q代較慢，沿黃稻區(qū)急需培育品質(zhì)優(yōu)良、高產(chǎn)、抗病、適宜機(jī)械化種植的粳稻品種。開(kāi)展優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)抗病水稻品種資源創(chuàng)新及新品種選育，對(duì)解決河南省優(yōu)質(zhì)抗病水稻品種資源狹窄、保證該省糧食安全具有重要作用[9]。

隨著水稻生產(chǎn)水平的不斷提高和氣候環(huán)境的不斷變化，水稻病蟲(chóng)害和自然災(zāi)害不斷增加，嚴(yán)重影響了水稻的生產(chǎn)和發(fā)展。同時(shí)，隨著生產(chǎn)水平的不斷提高，人們的膳食觀念改變，對(duì)大米的品質(zhì)要求更加嚴(yán)格。因此，水稻育種工作在高產(chǎn)的基礎(chǔ)上，優(yōu)質(zhì)、抗病已成為生產(chǎn)上急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題，也是河南省水稻育種工作者的育種目標(biāo)。

2 技術(shù)路線與關(guān)鍵

2.1 技術(shù)路線

技術(shù)路線如下：引進(jìn)國(guó)內(nèi)外高產(chǎn)、抗病、優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源材料→利用輻射誘變、分子生物技術(shù)，創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗稻瘟病育種材料→利用目標(biāo)親本材料組配雜交組合，并通過(guò)系統(tǒng)選育培育優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)抗稻瘟病新品系→對(duì)表現(xiàn)好的品系推薦參加河南省水稻中間試驗(yàn)，報(bào)省審定[10]。

2.2 技術(shù)關(guān)鍵

利用常規(guī)育種與分子生物技術(shù)育種相結(jié)合，通過(guò)聚合育種、雜交、回交、復(fù)交、測(cè)交等手段創(chuàng)造變異，創(chuàng)新培育優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗稻瘟病水稻品種資源材料，利用創(chuàng)新材料組配雜交組合，系選優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)抗病水稻新品系（種）。

3 展望

通過(guò)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)抗病水稻品種資源創(chuàng)新研究，選育出的適合開(kāi)封市生產(chǎn)的水稻新品種比生產(chǎn)上推廣的水稻品種在抗病性和抗逆性方面都有明顯提高，可減少使用農(nóng)藥防病的次數(shù)，減少農(nóng)藥污染和殘留，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，保持生態(tài)平衡，提高水稻的產(chǎn)量，改善稻米品質(zhì)，有利于打造開(kāi)封市“杜良”優(yōu)質(zhì)大米知名品牌，對(duì)開(kāi)封市糧食增產(chǎn)、農(nóng)民增收具有重要作用。

3.1 增強(qiáng)水稻新品種選育和示范推廣力度，提升開(kāi)封市水稻品質(zhì)和產(chǎn)量

通過(guò)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)抗病水稻品種資源創(chuàng)新研究，利用開(kāi)封市農(nóng)林科學(xué)研究院在水稻育種領(lǐng)域的技術(shù)、人才、項(xiàng)目等優(yōu)勢(shì)資源，加速研發(fā)適宜開(kāi)封市種植的優(yōu)質(zhì)、抗病、高產(chǎn)水稻新品種，并進(jìn)行大面積示范推廣。一是依托河南省種子管理站、開(kāi)封市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局種子管理站等相關(guān)單位以及省科技廳、市科技局等有關(guān)科技部門(mén)給予的政策、項(xiàng)目支持，持續(xù)加大優(yōu)質(zhì)水稻品種的種質(zhì)資源收集、引進(jìn)和篩選力度；二是結(jié)合開(kāi)封市稻農(nóng)生產(chǎn)實(shí)際，在全市范圍內(nèi)根據(jù)種植區(qū)域土壤特性，篩選出適合開(kāi)封市種植的優(yōu)質(zhì)、抗病、高產(chǎn)水稻品種，為進(jìn)一步提升開(kāi)封市大米品質(zhì)和產(chǎn)量夯實(shí)根基。

3.2 組建產(chǎn)業(yè)集團(tuán)，打造大米特色品牌

通過(guò)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)抗病水稻品種資源創(chuàng)新研究，依托河南省黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展政策優(yōu)勢(shì)，打好優(yōu)質(zhì)水稻新品種“杜良大米”這一特色知名品牌，滿足開(kāi)封沿黃水稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，組建“開(kāi)封大米產(chǎn)業(yè)集團(tuán)”，建立以杜良鄉(xiāng)為基地沿黃水稻主產(chǎn)區(qū)集休閑餐飲、旅游觀光、品種博覽、生產(chǎn)加工為一體的休閑旅游觀光園區(qū)，提高開(kāi)封市水稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展內(nèi)涵和商品稻米知名度，延長(zhǎng)水稻產(chǎn)業(yè)鏈。