杂交粳稻研究的历史、现状及其对策

我国杂交粳稻研究的历史、现状及其对策* 姚志刚顾伟黎明潘瑜 (江苏红旗种业有限公司,江苏泰州225311) 摘要:中国杂交籼稻的发展已取得了巨大成就,然而杂交粳稻的发展却十分缓慢。目前粳稻的种植面积约800多万hm2,以常规粳稻为主,杂交粳稻所占比例约为3%。实现杂交粳稻的跨越式发展是摆在育种家面前的一道难。 关键词:杂交粳稻;粮食安全;对策 人类对杂交种优势的认识和应用已有相当长的历史。早在5000年前,我国就有马和驴杂交产生的骡子具有超亲优势的记载。公元1673年出版的《天工开物》一叙述了养蚕业利用杂种优势的事实。农作物的杂种优势是18世纪中期德国学者Kolreuter(1763)在烟草中首先发现的。达尔文(1866~1876)在广泛研究了植物异花授精和自花授精的变异情况后第一次指出玉米具有杂种优势。Shuli(1914)注意到玉米自交衰退,杂交有利的现像,提出了杂种优势的概念,对于推动杂种优势的研究起了重要作用。 1、前言 水稻的杂种优势研究始于19世纪。1926年,Jones首先提出了水稻具有杂种优势,引起了各国育种家的重视。1950年日本学者胜尾清用中国红芒野生稻与日本粳稻藤坂5号杂交育成的藤坂5号不育系。1966年日本学者新城长友育成了具有钦苏拉包罗Ⅱ细胞质的包台型( BT 型)台中65不育系,绝大部分粳稻品种对它具有保持能力,但恢复系难于寻找。没能在生产上利用。美国、印度、前苏联、菲律宾也相继开展了这项研究,但还末能完成“三系”配套。 我国育种家袁隆平院士,于1964年在洞庭早籼中发现水稻雄性不育株,并在1966年《科学通报》发表“水稻的雄性不孕性”一文受到当时国家科委的重视和支持。开创了我国水稻杂种优势利用研究的先河。 1970年11月23日,袁隆平的助手李必湖和冯克珊在海南南红农场的水沟边发现了一株雄性不育野生稻,史称“野败”,为我国杂交水稻的研究打开了突破口。经全国协作攻关于1973年实现了籼稻“三系”配套。这项高科技迅速用于生产,使我国水稻生产实现了高杆变矮杆后的第二次绿色革命,这是世界农业发展史上的一次伟大创举,被称为继中国古代“四大发明”之后的第五大发明。 我国杂交粳稻的研究和进展与籼稻相比是步履艰难,时至今日,末能实现粳稻生产的杂优化。据统计,2005年全国种植杂交粳稻面积不足3%。为保障我国粮食生产安全,2004年时任国务院副总理的回良玉请袁隆平院士赐教良策。袁隆平提出重新启动杂交粳稻协作攻关的。国家农业部为此启动了水稻产业提升。2004年3月在海南三亚召开了全国杂交粳稻研讨会,2005年秋在天津召开了第二次杂交粳稻研讨会,2006年9月在沈阳召开第三次全国杂交粳稻研讨会。一个重振杂交粳稻的研究热潮正在兴起。 *注:作者开展杂交粳稻研究,得到了吴让祥研究员大力支持和指导,已取得了可喜的进展,特此致谢。 1 2、我国杂交粳稻的研究历史和现状 我国从事杂交粳稻研究的元老是云南农大的李铮友教授。他在1965年从台北8号品种中发现雄性不育株,后用红帽缨测交转育,育成滇Ⅰ型不育系。1970年以后,全国各地从云南引进滇Ⅰ型不育系,先后转育成一批新不育系,如辽宁农科院的丰锦A,浙江台州所的76-27A。日本育种家新成长友等于1966年育成BT型不育系台中65A,1972年9月由中国农科院引进,1973年开始,我国许多科研机构利用台中65A进行杂交转育,先后育成BT型不育系达100个以上。比较有代表性的不育系有湖南农科院罗孝和育成的黎明A,并与辽宁农科院扬振玉合作,育成了我国第一个用于生产的杂交粳稻组合黎优57,于1975年实现粳三系配套。我国开展杂交粳稻研究较早的科研单位和育种家有:湖南农科院的罗孝和、朱运昌,新疆农科院的黄明安,辽宁农科院的扬振玉,江苏农科院的汤汝庚,上海农科院的袁勤,安徽农科院的李成荃等一批元老派。他们为杂交粳稻的研究做了艰辛的探索。但是在利用“野败型”不育细胞质转育不育系方面始终未能找到恢复系;利用BT型和滇Ⅰ型转育不育系,通过“籼粳架桥制恢”可育成粳型恢复系,但优势都不很明显。许多育种单位对这项研究纷纷下马。在上个世纪七、八十年代,我国杂交粳稻应用于生产的代表性不育系有:湖南农科院的黎明A、中国农科院的京引66A、浙江嘉兴的农虎26A、安徽农科院的当选晚2号A和江苏农科院的六千辛A等。主要组合有:当优C堡、六优C堡、当优9号等。 在两系法杂交粳稻研究方面,湖北仙桃市石明松在农垦58中发现在夏季长日高温不育,而在秋季短日低温下转为可育的突变株,首创育成我国第一个两系法水稻雄性不育系——农垦58S。我国光敏核不育水稻的发现为世界瞩目,有关国家除大量报首外,还积极开展这方面研究,育成了一批光温互作或温敏型不育材料。如美国科学家从品种M201化学诱变的M2代和Calrose76的花培后代中获得了一些环境敏感的雄性不育株。日本科学家从黎明的辐射后代中获得了温敏不育系H89-1,菲律宾国际水稻所用剂量为25KR的Υ射线处理籼稻IR32364-20-1-3-2B,也获得了一个温敏雄不育突变体IR32364S。 为保持我国杂交水稻研究在国际上的领先地位,经袁隆平院士的推荐和倡议,于1987年我国将两系法杂交水稻研究列入国家“863”高科技攻关计划。全国掀起了一个两系法杂交水稻研究的高潮。在杂交粳稻方面,继农垦58S之后,全国先后育成了湖北的N5047S、N5088S、8810S、31111S、WD1S,安徽7001S,中国农科院育成C407S等。两系法杂交粳稻在生产上推广面积较大有组合有:安徽的7001S/皖恢9号、湖北N5088S/R9-1。我国三系法杂交粳稻滇Ⅰ型于1973年配套,BT型于1975年配套,两系法杂交粳稻也曾昙花一现。从1975~1989年全国推广种植杂交粳稻的面积徘徊在150~200万亩,近年来种植面积进一步下降,全国种植面积不足100万亩,在粳稻种植面积中不到3%。 当前各育种单位仍为中国杂交粳稻的发展而不断努力,不断有新杂交粳稻品种问世。如辽宁省农科院稻作所选育的辽优5218、辽优1052、辽优1518等优质超级杂交粳稻;江苏扬州大学农学院汤述翥选育的陵风优18、陵香优18等优质高产香型杂交粳稻;安徽的Ⅲ优98;云南选育的滇型杂交粳稻系列;江苏的徐优系列、常优系列;上海的沪优、浙江宁波的甬优系列都是比较有名的杂交粳稻。 3、目前杂交粳稻组合的不足 3、1不育系育性不够稳定 滇型不育系和BT型不育系花药肥大,与保持系花药差不多,在特殊天气情况下可散粉,在制种生产上去杂难度比较大,纯度很难保证。 3、2杂交组合优势不强 滇型不育系和BT型不育系所配组合其后代杂交优势不明显,与常规粳稻相比产量和米质上均没有明显优势,是导致其推广应用比较困难的一个主要方面。 3、3制种产量不高 制种产量不高,增加制种难度、提高种子成本也是制约杂交粳稻发展的一个瓶颈。 4、杂交粳稻研究的主要问题 与杂交籼稻相比,杂交粳稻的研究和发展速度较慢,困扰杂交粳稻发展的主要问题有以下几个方面。 4、1投入不足,研究力量分散 目前杂交粳稻的研究存在的主要问题是科研投入不足、研究力量分散、资源不能共享;育种家之间缺乏沟通、交流与合作;育种单位各自独立封闭。 4、2没有强优组合代替现有常规粳稻 目前生产上应用的杂交粳稻品种综合竞争力不强,米质较常规粳稻差,产量优势不明显。 4、3栽培管理措施跟不上 优良的杂交粳稻品种稻米米质好、增产显著,但生育期长,栽培、施肥技术要求严,以及生态适应性等问题是影响其推广的一个重要方面。 5、杂交粳稻研究对策 针对以上存在的问题,作者提出以下对策。 5、1开展“野败型”粳三系的研究 目前据报道已转育成功粳稻“野败型”不育系的单位有:安徽广德农科所和江苏连云港市农科院。其中安徽广德农科所对“野败型”粳三系的研究处在全国领先地位,已实现了三系配套,其“野败型”不育系珍5A已通过鉴定,配组组合进入省区试。我场于2003年开展“野败型”粳三系选育。一是重点开展矮杆优质、花时早的广亲和性“野败型”不育系选育;二是利用新恢复系的“野粳恢”为恢复基因供体,通过“籼粳架桥”方法,培育粳型恢复系,已取得可喜进展。 5、2开辟新资源,实现新突破 利用吴让祥研究员在旱稻中发现的新资源旱败A和旱香S,开展三系和两系 杂交粳稻新组合的选育。 5、3利用“红莲型”不育系细胞质,探索“红莲型”粳稻三系研究 2005年,作者利用红莲A与自选粳稻杂交发现其后代为不育,2006年初在海南又做一次,在泰州地区仍表现不育,且其花药表现为典型红莲型不育。今后应加以利用,充分做好“红莲型”不育系的研究工作。 5、4利用分子育种和辐射育种 利用生物技术分子标记辅助选择等技术为育种子服务,提高品种的米质、抗性、产量,改善品种的农艺性状。通过航天育种或射线辐射处理,增加粳稻的突变机率,找出新的细胞质资源。 5、5其他育种手段 筛选“籼不粳恢”型亲本材料,解决杂种优势和种子生产问题。选用两系法,充分利用粳稻的优良资源。走“双亲双优”,改良稻米品质。 5、6开展杂交粳稻栽培技术体系的研究,加强杂交粳稻的市场推广 杂交粳稻与常规粳稻相比具有生长量大、分蘖旺盛、生育期长、穗大等特点,各地应根据杂交粳稻的本身特点开展研究,以采用适合当地的栽培措施。在找到合适的栽培技术后确定正确的市场推广方向,加强宣传,提高老百姓的认同感。 2006-9-8