房玉偉 李榮德 陳孝賞 胡繼杰 劉守坎*
(1臺州市農業科學研究院,浙江臨海317000;2全國農業技術推廣服務中心,北京100125;#共同第一作者;*通訊作者:skliu001@163.com)
“七山一水二分田”的浙江省,早稻曾在糧食生產中占有重要位置,建國以來至上個世紀末,歷年種植面積都在66.7萬hm2以上,早稻產量約占全年糧食產量的1/3[1]。進入21世紀后,浙江省種植業結構調整步子加快,早稻面積逐年減少,2016年只有11.7萬hm2,僅占長江流域早稻總面積的2%;但是浙江省選育的常規早秈稻品種在長江流域五省(包括浙江、江西、湖南、湖北、安徽等)一直具有巨大影響力,2001-2015年浙江省選育的常規早秈稻歷年推廣面積占長江流域常規早秈稻總面積30%以上[2]。本文通過對2001-2015年浙江省早稻區域試驗結果統計,從生育期、株高、穗粒結構等方面,分析審定品種農藝性狀的變化趨勢,統計了15年內列入農業部統計常規早秈稻(年推廣面積超過6.67×103hm2)推廣應用情況以及品種間血緣關系等信息,制作主要品種系譜圖,并闡述了當前早稻品種選育存在的主要問題,可為下一步早稻選育工作提供理論指導。
數據來源于國家水稻數據中心[3]、全國農作物主要品種推廣情況統計結果(2001-2015)和浙江省農作物品種委員會審定公告。
依照品種審定先后順序,劃分三個時間段:“十五”(2001-2005年)、“十一五”(2006-2010年)和“十二五”(2011-2015年),分別統計各階段審定品種的平均生育期、株高、穗粒結構、抗性、產量、品質等。采用Excel和SPSS 13.0等軟件進行統計分析。
選擇產量、稻瘟病抗性和米質3個性狀對15年內審定的品種進行評價:高產品種,2年區域試驗中,平均單產比對照增產5%以上的品種;抗性品種,以品種審定公告和區試匯編總結中,稻瘟病抗性為中感以上(含中感)的品種;優質品種:米質達國標或部標優質3級以上(含3級)的品種。
根據國家水稻數據中心提供的品種審定信息,利用在線作圖軟件Process On,參照萬建民等人的方法[4],制作品種系譜關系圖。
浙江省歷來重視常規早秈稻新品種的選育,15年內共通過審定品種65個,占長江流域審定總數的45.8%,且全部為本省育種單位選育(表1)。選育的品種在江西、湖南、湖北、安徽4省也有通過審定,其中通過江西審定的品種有14個,通過湖南審定的品種有10個,分別占該省審定早稻品種總數的56.0%和40.0%。2001-2015年,通過國家審定的常規早秈稻品種有14個,其中,由浙江省選育的有10個,占總數的71.4%,特別是“十一五”和”十二五”期間,審定的早秈稻品種全部為浙江省選育。但通過審定的常規早秈稻品種個數呈逐年減少的趨勢。“十二五”期間,江西、湖南、湖北3省均僅1個品種通過審定(表1)。中早35、中早39、中嘉早17被農業部冠以超級稻品種稱號[5],這3個品種均由中國水稻研究所選育,并已通過國家審定。

表1 2001-2015年長江流域五省常規早秈品種審定情況和浙江省選育品種審定情況

表2 2001-2015年浙江省審定常規早秈稻優良品種數量

表3 2001-2015年浙江省審定的常規早秈稻生育期和主要農藝性狀變化
浙江省選育的常規早秈稻品種中,優良組合數量眾多。從表2可見,“十五”期間審定的29個組合中,高產品種有23個,平均增幅比對照高出6.5%;“十一五”期間高產品種數量不多,僅有9個,但中嘉早17、中早39先后通過審定,并成為長江流域主推品種;“十二五”期間,選育品種產量水平整體有所提升,高產品種達到12個,平均增幅7.1%。浙江省選育的品種對稻瘟病抗性均有較佳表現,2001-2015年選育并通過審定的品種中,中抗以上品種有54個,占比83.0%。
從表3可見,2001-2015年浙江省審定的常規早秈稻品種的生育期和農藝性狀發生了很大變化。相比“十五”和“十一五”,“十二五”選育的品種株高增加,有效穗數顯著減少,穗型變大、著粒密度提高,千粒重增加。但是,與“十一五”相比,“十二五”選育的品種結實率明顯下降,且達到顯著水平;生育期明顯延遲,生育期延長了3.3 d。
早稻是重要的工業用糧和糧食儲備的主要品種。“十五”至“十二五”期間,浙江省常規早秈稻品種選育經歷了“食用優質育種”轉向“高產優質專用育種”的過程[6-7];稻米品質特性發生較大變化,食用優質品種逐漸減少,整精米率高、高直鏈淀粉專用加工型品種增多。從表4可見,與“十五”相比,“十二五”選育的品種直鏈淀粉含量增加4.6個百分點,整精米率提高12.0個百分點,粒型由長粒型為主轉變為以圓粒型為主。
2001-2015年,62個浙江省選育常規早秈稻列入農業部統計,累計推廣面積達到921.5萬hm2,占長江流域常規早秈稻種植總面積的49.8%,比排在第2位的湖南省高出15.8%。從圖1可見,2001-2015年中常規早秈稻推廣面積除了2008-2012年湖南省排在第1位之外,其余10年都是浙江省排在第1位。

表4 2001-2015年浙江省審定常規早秈稻稻米品質變化

圖1 2001-2015年長江流域五省選育的常規早秈稻推廣面積對比

圖2 嘉育253、浙輻802、舟903及其主要衍生品種系譜
2.5.1 推廣面積分布
從推廣面積分布來看,在浙江省本省選育品種覆蓋率100%,受制于省內早稻播種面積較小,選育品種大部分在省外推廣,省外推廣面積占84.4%。在早稻種植面積最大的湖南省,浙江省選育的品種推廣面積超過30%;江西省將近80%,而且呈現逐年擴大趨勢(表5)。2015年浙江省選育的常規早秈稻品種在江西、湖南、湖北和安徽省的品種覆蓋率分別達到94.3%、56.2%、43.6%和60.4%。
2.5.2 主要推廣品種
從表6可見,2001-2015年長江流域共有28個品種推廣面積超過13.3萬hm2,累計推廣面積1 454.9萬hm2;其中浙江13個,占比46.4%,推廣面積726.7萬hm2,占比49.9%。從推廣面積排名來看,浙江省選育的嘉育948、舟903、中鑒100、金早47、中早33等品種在“十五”和“十一五”期間發揮了巨大作用;”十二五”期間中嘉早17、中早39、中早35等也深受農戶青睞,中嘉早17從2013年開始推廣面積連續3年排在首位,2015年推廣面積68.5萬hm2,是繼上個世紀80年代浙輻802后,近30年以來唯一年推廣面積達到66.7萬hm2級的早稻品種[2]。
2.5.3 品種間系譜關系
從圖2可見,由嘉育253衍生的品種有16個,包括中嘉早17、中早39、中早35等多個當家品種;2001-2015年,嘉育253及其衍生品種累計推廣面積309.5萬hm2;2001-2015年期間,浙輻802及其衍生品種湘早秈24號、湘早秈32號、金早47、中早33等累計推廣面積206.3萬hm2。舟903衍生品種湘早秈45號連續3年(2010-2012年)推廣面積排在長江流域首位;2001-2015年期間,舟903及其衍生品種湘早秈31號、湘早秈42號、湘早秈45號、中鑒100等累計推廣面積410.7 萬 hm2。
近年來,浙江省常規早秈稻選育審定品種數量減少,有影響力品種不多。與“十一五”審定的中嘉早17、中早39等品種相比,“十二五”審定的品種僅有溫814、中佳早66被列入全國農作物主要品種推廣情況統計,推廣應用價值有待挖掘。筆者認為,當前浙江省常規早秈稻的選育存在品種同質化嚴重、生育期偏長、推廣面積較小等問題,應當創新種質資源、調整育種目標、加大推廣力度,繼續保持浙江省早稻選育在全國的領先水平。

表5 2001-2015年浙江省選育常規早秈稻在長江流域種植面積分布情況

表6 2001-2015年長江流域累計推廣面積超過13.3萬hm2常規早秈稻品種目錄
結合上述結果,2005-2015年,浙江省共有36個早秈品種通過審定,嘉育253直接衍生16個,衍生品種除了中嘉早17、中早39、中早35等之外,其他品種特別是2010-2015年選育的,目前大多沒有得到大面積推廣。戴冬青等[8]選用長江流域雙季稻區通過省級審定的58份常規早秈稻品種及4份祖先品種為材料,利用SSR引物構建指紋圖譜,結合系譜關系研究發現,嘉育253與其13個衍生品種相似系數達到0.72~1,且隨著年份的推移,品種間的遺傳相似系數越來越高,說明不同育種者選育過程中對少數骨干親本重復利用,導致早稻品種遺傳背景較為狹窄。
1950年至今,中國經歷了矮化育種、三系法雜交育種和兩系法雜交育種三次水稻育種革命,從種質資源創新角度來講,每一次革命的實質就是新種質資源的發現和育種技術的進步。1994年10月,浙江省政府組織省級有關單位實施“食用優質早稻開發研究和利用”項目簡稱“9410”計劃,20多年來浙江省的水稻育種家利用雜交、輻射、組培等技術,選育出了舟903、嘉育 948、嘉早 935、嘉育 293、金早 47、嘉育 253、中嘉早17、中早 39 等一大批優良品種[7,9-10];特別是創建的新基因型高產種質——嘉育293和嘉育253在浙江省早稻品種選育與應用中發揮了巨大作用[1,11]。未來產量上升的空間是存在的,但依然是在有利基因資源不斷發現和開發的基礎上得到實現。
3.2.1 加強特早熟型品種的選育
“十二五”期間浙江省審定品種生育期較長,達到112.8 d,且大穗型品種居多。大穗的增產作用顯著,但大穗品種生育期長,浙江省常規早秈稻因受生育期的條件限制,生育期以110.0 d以內為宜。特別是近些年,浙江省加大了規模種糧補貼力度,種糧大戶種植面積不斷擴大,為了提高連作晚稻單產和全年種糧效益,更傾向于熟期早、豐產性較好的早稻。比如寧波市農業科學研究院選育的甬秈15,全生育期107.9 d,面上生產成熟期比其他品種早3~5 d,可作早熟品種種植,有利于提早早稻收割期,緩和雙夏季節緊張矛盾,深受廣大種糧大戶歡迎[12]。
3.2.2 注重后期功能型品種選育
周清明等[13]提出了超高產水稻品種理想性狀的概念,認為谷草比、單株生物產量、成熟期綠葉剩存率是超高產早稻品種主要性狀。“十二五”選育早稻品種生物產量比“十一五”顯著提高,株高增高,穗型明顯變大,但結實率下降。結實率是衡量“庫”與“源”關系是否協調的重要指標。大穗只是解決了有機物的“庫容量”,只有當“庫”與”源”配置合理,有機物的同化和運輸轉化效率較高時,才能使“庫容量”充分利用[14];在增加庫的基礎上擴大源,才能進一步增加水稻的產量[15-16]。
水稻的源是由綠色的莖、鞘、葉以及根系等組成,其中功能葉是最主要的源。光合作用是作物產量形成的根源,水稻要高產,就必須增強葉的光合速率,提高適宜的葉面積指數[17]。季芝娟等[18]對超級稻中早39高產機理研究發現,中早39較其系譜親本而言,除了庫容大之外,生育后期具有較高的凈光合效率和葉面積指數,田間表現為理想的超級稻株葉形態和“后期功能型”光合特性。該項研究結果可為下一步常規早秈稻高產育種提供理論指導。
致謝:中國水稻研究所楊長登研究員對本文提出了修改意見,在此表示感謝。