我国杂交水稻育种现状与展望

我国杂交水稻育种现状与展望邓晓建　王平荣　李仁端

我国水稻杂种优势利用研究始于1964年袁隆平发现雄性不育株。1970年李必湖在海南崖县南红农场发现一株花粉败育的野生稻,为我国水稻雄性不育系的选育打开了突破口。1973年我国成功实现籼稻杂交水稻三系配套, 1976年籼型杂交稻开始在全国大面积推广,成为世界上第一个成功进行水稻杂种优势商品化利用的国家。至1999年我国杂交稻累计种植2.5亿hm2,增产粮食3.7亿t,杂交水稻为我国粮食生产做出了巨大贡献。

1　育种现状

近年来我国在三系法和两系法杂交稻育种研究上均取得了较大进展,目前仍保持世界领先水平。

1.1　三系新质源发掘和不育系选育

野败型不育系育性稳定,可恢性好,配合力高,因而长期处于不育系的霸主地位,1994年占66.4%,1998年占57.8%。但为增加细胞质的多样性,克服杂交稻潜在的遗传脆弱性,国内外都非常重视新的不育细胞质源的发掘和利用。近几年我国冈.D型和印水型不育系发展较快,1998年分别占不育系总面积的14.6%和14.7%,其它新型胞质不育系也不断涌现。实践表明,从野生稻中发掘雄性不育新质源是一种经典的方法,但从栽培稻品种中发掘新的不育细胞质则是一条更有效的好途径。如冈.D 型不育系的不育胞质来源于非洲籼稻G ambia2 ka和Dissi D52/37,代表不育系冈46A穗大粒多,配合力高。印水型不育系的不育胞质来源于籼稻印尼水田谷6号,代表不育系Ⅱ-32A 配合力高,异交习性好,繁殖制种产量高。K型不育系的细胞质来源于粳稻K52,代表不育系K18配合力高,异交习性好,抗褐飞虱和白叶枯病,米质优。

邓晓建,四川省农业大学水稻研究所,611130,四川省温江

王平荣,李仁端,通讯地址同第一作者

收稿日期:2001-02-12

对已有不育系的进一步改良,主要放在配合力、异交习性、米质和抗性等重要性状的改进与提高上。近年杂交稻的品质改良日益受到重视,针对我国三系恢复系的米质一般较好但不育系米质差的状况,在不育系米质改良上下了很大功夫,现在已有一批优质不育系相继育成。如中国水稻研究所采用复式杂交和连续回交育成的印水型不育系中9A,株叶型较好,柱头外露率高,外观米质好,配合力好,可广泛用于配制强优势的杂交早稻和中晚稻组合。四川农大水稻所育成的D62A、D702A、D香1A等优质不育系,配合力高,异交习性好,组配出的杂交稻米质有很大提高。其中D香1A与恢复系6326配组成杂交香稻D香优26,产量与汕优63相当,但米质特优,1999年被评为四川省第二届“稻香杯”优质米第一名。

1.2　三系恢复系选育

我国80年代育成和推广优良恢复系明恢63以来,明恢63占据着我国杂交稻恢复系的霸主地位。为突破恢复系育种徘徊局面,近年我国在恢复系选育上进行了一些新的探索,取得了显著成效。一是籼粳亚种间杂交选育中间偏籼或中间偏粳型恢复系。采取籼粳籼、粳籼粳等复交方式,在籼稻恢复系中渗入一定比例的粳稻血缘,在粳稻恢复系中渗入一定比例的籼稻血缘,部分利用亚种间杂种优势,已被实践证明是一条切实可行的有效途径。如四川农大水稻所采用这种途径育成的恢复系蜀恢162,配组出强优组合Ⅱ优162,1995～1996年参加四川省区试,平均产量8470.5kg/hm2,比对照汕优63增产5.45%;1996年参加湖北省区试,比汕优63增产12.9%;1997～1998年参加全国南方稻区试,比汕优63增产4.1%。二是将广亲和基因导入恢复系,有助于扩大双亲遗传差异,提升杂种优势水平。如中国水稻研究所通过广亲和品种与恢复系的复合杂交(WL1312/轮回422//明恢63),育成了偏籼型广亲和恢复系T2070,配制的组合Ⅱ优2070抗

性好,米质优,产量高,1996～1997年参加浙江省区试,平均产量7549.5kg/hm2,比对照汕优63增产4.36%。三是复合杂交和聚合杂交选育不含或少含明恢63血缘的高配合力恢复系。我国大多数恢复系都含有较多的明恢63血缘,遗传基础狭窄可能是我国恢复系配合力育种长期徘徊的主要原因之一。对此,选用不含或少含明恢63血缘的优良材料进行复合杂交和聚合杂交,可能育成在配合力上有突破性进展的强恢复系。如四川农大水稻所育成的高配合力恢复系蜀恢527,配组出重穗型超高产杂交稻新组合冈优527和D优527。其中冈优527在1998～1999年四川省区试中,两年平均产量8603.7 kg/hm2,比对照汕优63增产8.06%;1999年全国南方稻区区试中比汕优63增产6.48%,贵州和云南省区试中分别比汕优63增产9.27%和18.4%。D优527在1999～2000年四川省区试中,两年平均产量8657.25kg/hm2,比汕优63增产8.23%。冈优527和D优527是1985年汕优63作对照以来四川省中籼迟熟组区试中仅有的2个增产达8%的组合。

1.3　实用光温敏核不育系选育和两系强优组合选配

两系法杂交稻研究在1989年遭受重大挫折之后,加强了基础理论研究,改进了不育系的选育方法,现在以光温敏核不育为基础的两系法杂交稻研究已取得了长足进展,1999年全国两系法杂交稻示范与推广面积已达70万hm2。一方面,光温敏核不育系的选育取得显著进展,我国已育成一批起点温度在23～24℃的实用核不育系,如培矮64S、7001S、5088S、蜀光612S、香125S和G D2S等,其中以湖南杂交水稻研究中心育成的培矮64S应用较为广泛。另一方面,已选育出数十个两系法杂交稻组合,不少组合已进入中试开发和大面积推广,并表现出较强的增产潜力,如培矮64S/E32、两优培九(培矮64S/9311)、培矮64S/特青、7001S/皖恢9号、5088S/R187、蜀光612S/蜀恢881等。

2　问题与展望

2.1　问题

目前,我国杂交水稻育种存在的问题,主要表现在以下几个方面:一是米质较差。我国杂交稻的米质普遍较差,近年育成了一些优质组合,但其适应性、产量潜力和品质档次未得到大面积生产的实践检验和人民群众的消费评价,杂交稻米质的整体提高尚需时日。二是产量没有新的整体突破。自80年代汕优63育成和推广以来,我国杂交稻产量潜力未取得新的整体突破。近年育成了蜀恢527、明恢86等高配合力恢复系,和冈优527、D优527、Ⅱ优明86等在省级以上区试中增产8%以上的强优组合,但在杂交稻优质化的新形势下,它们能否在生产上发挥应有的作用,有待实践检验。三是抗性单一。我国杂交稻的大多数组合只抗一、二种病害,且抗性基因较单一,抗性容易丧夫,缺乏抗多种病害及其多个生理小种、抗虫的杂交稻组合。四是杂交早稻和杂交粳稻育种进展缓慢。我国长江流域双季稻区的杂交早稻育种存在“早而不优,优而不早”(早熟而无优势或有优势但不早熟)的问题,北方杂交粳稻则存在杂种优势不强的问题,杂交早稻和杂交粳稻成为我国整个杂交稻发展的“瓶颈”。五是两系杂交稻育种还有难点问题待解决。一方面,现已育成的核不育系,大多数起点温度还不够低,导致其适应性没有三系不育系那样广泛。另一方面,在三系法杂交稻得到广泛应用的中籼和晚籼上,两系法杂交稻产量对照优势不显著。

2.2　展望

今后,为更快更好地实现新的高产、优质、多抗育种总目标,人们寄希望于将传统技术与现代科技相结合。在坚持和发扬行之有效的传统育种技术与经验的基础上,大量引入生物技术来加快杂交水稻育种的发展。在今后一段时期,以下几个方面可能使杂交水稻育种取得突破性进展,应重点加强研究和协作攻关。

2.2.1　从种质资源中大力发掘有益基因

从水稻地方品种、野生稻及近缘物种中大力发掘新的抗病、抗虫、抗倒、抗旱及其它抗逆基因,增产基因,高光效基因,优质基因,早熟基因,化学标记基因,广亲和基因,雄性不育及其恢复基因等有益基因。

2.2.2　分子标记辅助选择育种转移和聚合有益基因

利用有益基因的紧密连锁分子标记,开展标记辅助选择育种,既可将单个有益基因快速转入多个目标恢复系或不育系,也可将不同性状的有益基因及同一性状的多个有益基因聚合在一个目标恢复系或不育系之中。