新形勢下湖北省水稻育種創(chuàng)新的思考

萬丙良 徐得澤 李進波 周雷 徐華山 劉凱 陳少愚 游艾青

摘要：隨著農(nóng)業(yè)供給側結構性改革的推進，水稻（Oryza sativa L.）種植業(yè)由數(shù)量增長型向質量增長型轉變，新的高效種植模式快速發(fā)展，給湖北省水稻育種創(chuàng)新帶來了新的挑戰(zhàn)和機遇。針對新形勢下湖北省水稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，應加強水稻科研團隊整合和分工協(xié)作，重點開展以適宜機械化生產(chǎn)的雜交中稻、優(yōu)質常規(guī)稻、再生稻、優(yōu)質兩系雜交中粳稻、節(jié)水抗旱稻等為主要方向的育種創(chuàng)新，為湖北省水稻產(chǎn)業(yè)高質量發(fā)展提供品種支撐。

關鍵詞：水稻（Oryza sativa L.）;育種;創(chuàng)新;農(nóng)業(yè)供給側結構性改革;湖北省

中圖分類號：S511? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2019）23-0027-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.23.005? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Thoughts on rice breeding innovation of Hubei province under the new situation

WAN Bing-liang1，2，XU De-ze1，2，LI Jin-bo1，2，ZHOU Lei1，2，XU Hua-shan1，2，

LIU Kai1，2，CHEN Shao-yu1，2，YOU Ai-qing1，2

（1.Institute of Food Crop Research，Hubei Academy of Agricultural Sciences/Hubei Key Laboratory of Food Crop Germplasm Innovation and Genetic Improvement，Wuhan 430064，China;2.Yangtze University，Hubei Collaborative Innovation Center for Grain Industry，Jingzhou 434025， Hubei，China）

Abstract： With the advance of agricultural supply-side structural reform， the rice （Oryza sativa L.） planting industry changed from quantity-oriented growth to quality-oriented growth， and the new efficient planting pattern developed rapidly， which brought new challenges and opportunities to the rice breeding innovation of Hubei province. In order to meet the needs of the development of Hubei rice industry under the new situation， it was necessary to integrate various research personnel resources， strengthen dividing the work and cooperation， and focus on the breeding of hybrid rice suitable for mechanized production， high-quality conventional rice， ratooning rice， japonica two-line hybrid rice with high quality， and water-saving rice， which was， so as to provide variety support for the high-quality development of Hubei rice industry.

Key words： rice（Oryza sativa L.）; breeding; innovation; agricultural supply-side structural reform; Hubei province

據(jù)湖北省統(tǒng)計局統(tǒng)計，2017年湖北省水稻（Oryza sativa L.）播種面積236.81萬hm2，占湖北省糧食作物播種面積的48.80%;稻谷產(chǎn)量1 927.16萬t，占糧食總產(chǎn)量的67.71%[1]。水稻產(chǎn)業(yè)對保障湖北省糧食安全以及促進農(nóng)村社會經(jīng)濟發(fā)展和農(nóng)民增收起著極其重要的作用。“十三五”以來，隨著農(nóng)業(yè)供給側結構性改革的推進，水稻種植業(yè)方向從產(chǎn)量導向轉變?yōu)橘|量、效益導向，新的高效種植模式快速發(fā)展，給水稻育種創(chuàng)新提出了新要求，也明確了當前及今后一段時期內的水稻育種方向。本研究就完成這一任務所面臨的挑戰(zhàn)、機遇和育種創(chuàng)新思路進行了思考分析。

1? 湖北省水稻育種創(chuàng)新面臨的挑戰(zhàn)

1.1 種質創(chuàng)新不足，缺乏重大原創(chuàng)性的水稻品種

21世紀以來，湖北省推廣面積較大的水稻品種，如雜交稻品種兩優(yōu)培九、揚兩優(yōu)6號、豐兩優(yōu)4號，常規(guī)稻品種黃華占等均為外省品種。造成這種局面的根本原因是湖北省品種創(chuàng)新不足，大多數(shù)育種材料創(chuàng)制主要是圍繞恢復系9311、華占和不育系廣占63S、培矮64S等幾個重要親本進行改良。根據(jù)國家水稻數(shù)據(jù)中心（http：//www.ricedata.cn/variety/）數(shù)據(jù)顯示，2005年以來湖北省審定的秈型兩系不育系18個，其中11個不育系以廣占63S作親本;2008年以來審定秈型常規(guī)稻品種7個，其中4個品種有黃華占遺傳背景。這種“跟蹤”式育種導致培育出的品種遺傳背景同質化嚴重，品種的綜合性狀難以有創(chuàng)新性突破。據(jù)湖北省種子管理局統(tǒng)計，2017年湖北省市場水稻品種多達400多個，播種面積超過4.67萬hm2的3個雜交稻品種均為外來品種;在面積超過3.33萬hm2的8個品種中，湖北省品種僅占3個。

1.2? 創(chuàng)新力量分散，創(chuàng)新方向重復，特色不明顯

湖北省水稻育種技術力量主要集中在湖北省農(nóng)業(yè)科學院糧食作物研究所、華中農(nóng)業(yè)大學、武漢大學、湖北大學、長江大學及黃岡、宜昌、襄陽、孝感、荊州、恩施、咸寧等市州農(nóng)業(yè)科學院，其中只有湖北省農(nóng)業(yè)科學院糧食作物研究所、黃岡市農(nóng)業(yè)科學院等少數(shù)單位科研團隊較大，其余單位的水稻育種團隊均較小。湖北省各種業(yè)公司的科研力量也較弱，其育種科研人員更少，難以與周邊省份的種業(yè)公司，如湖南隆平種業(yè)有限公司、安徽荃銀高科種業(yè)股份有限公司等相比。少數(shù)單位的育種創(chuàng)新具有一定的特色，如湖北省農(nóng)業(yè)科學院的優(yōu)質稻、武漢大學的紅蓮型雜交稻、湖北大學的雜交早稻、孝感的糯稻、黃岡農(nóng)業(yè)科學院的晚稻等，大多數(shù)單位、團隊存在育種方向分散、重復，品種特色優(yōu)勢不強的問題。

1.3? 基礎研究與應用研究結合不緊密，育種創(chuàng)新成果水平不高

水稻基礎研究技術力量主要集中在以華中農(nóng)業(yè)大學、武漢大學等為主的高校，育種應用主要集中在省市州農(nóng)業(yè)科學院和種業(yè)公司。近幾年來，一方面，高校水稻團隊在水稻生物技術創(chuàng)新、重要農(nóng)藝性狀形成的分子機理解析及關鍵基因的挖掘等方面取得了許多突破性的成果，如水稻廣親和基因S5以及控制產(chǎn)量、抽穗期和株高綜合性狀基因Ghd7等[2，3]，但這些成果主要還是停留在論文和專利層面，未能有效轉化為技術來促進水稻育種創(chuàng)新，發(fā)揮其對產(chǎn)業(yè)的科技支撐作用;另一方面，農(nóng)業(yè)科學院等主要從事育種應用研究的單位因缺乏新理論、新技術、新種質的支撐，導致育種效率不高。高校基礎研究與農(nóng)業(yè)科學院應用研究本應是優(yōu)勢互補，但因相互協(xié)作不夠，結合不緊密，導致技術優(yōu)勢不能轉化成高水平育種創(chuàng)新成果優(yōu)勢。

1.4? 育種創(chuàng)新跟不上產(chǎn)業(yè)升級，缺乏適銷對路的品種

“十二五”以前湖北省水稻育種主要還是圍繞品種審定，而品種審定的標準相對單一，以突出產(chǎn)量為主，導致審定的品種針對性不強，特色不鮮明。“十三五”以來，隨著湖北省農(nóng)業(yè)供給側結構性改革的不斷深入，水稻種植業(yè)結構不斷調整，新的種植模式不斷出現(xiàn)，如水稻全程機械化生產(chǎn)、蝦稻共作、“一種兩收”再生稻、直播稻等。2018年，全省水稻綜合機械化率達62.8%，居全國前列，其中，水稻機播（插）面積比率超過50%，機收面積比率達到98.8%;蝦稻共作（稻漁綜合種養(yǎng)）面積37萬多公頃;再生稻面積20萬多公頃;直播稻面積67萬多公頃[4-6]。另外，隨著種植結構調整，近年來棉花、玉米面積下降，一些水資源不足的地方，如鄂北崗地，對節(jié)水抗旱稻的需求在增加。這些新型種植模式對水稻品種提出了新要求，水稻全程機械化生產(chǎn)要求水稻品種早發(fā)性好、抗倒伏;蝦稻共作水稻品種要求品質好、抗倒伏、抗病蟲、生育期適中;再生稻品種要求再生性好、抗高溫、再生季出米率高等，原有以產(chǎn)量為主的育種創(chuàng)新已經(jīng)滿足不了這些新模式的發(fā)展。

2? 湖北省水稻育種創(chuàng)新的機遇

水稻產(chǎn)業(yè)升級對水稻品種提出了新要求，這既是挑戰(zhàn)，也是機遇。因為新要求意味著一個新的起點，只要抓住了這個機遇，緊緊圍繞產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，強化源頭創(chuàng)新，就有可能實現(xiàn)湖北省育種創(chuàng)新的彎道超越。

2.1? 具有雄厚的技術力量

湖北省是農(nóng)業(yè)科技大省，水稻應用基礎研究和育種應用研究方面的技術力量居國家前列。華中農(nóng)業(yè)大學的水稻生物技術研究、綠色超級稻育種，武漢大學的紅蓮型雜交稻育種技術研究、抗褐飛虱水稻種質創(chuàng)新，湖北大學的多倍體水稻育種技術研究等方面均居國內或國際領先水平。在常規(guī)育種應用方面有湖北省農(nóng)業(yè)科學院糧食作物研究所、黃岡市農(nóng)業(yè)科學院、宜昌市農(nóng)業(yè)科學院等一大批科研院所育種團隊及湖北省種子集團有限公司等種業(yè)公司育種團隊。只要整合各方力量，發(fā)揮各自優(yōu)勢，加強分工協(xié)作，就能夠為湖北省水稻育種創(chuàng)新提供強有力的技術支撐。

2.2? 具有良好的協(xié)作創(chuàng)新平臺

湖北省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新中心、湖北省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新聯(lián)盟整合了湖北省主要農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新力量，圍繞農(nóng)業(yè)核心技術需求和制約現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的瓶頸開展協(xié)作攻關。2018年湖北省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新中心針對當前湖北省水稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要，依托湖北省農(nóng)業(yè)科學院糧食作物研究所，整合黃岡市農(nóng)業(yè)科學院、宜昌市農(nóng)業(yè)科學院、襄陽市農(nóng)業(yè)科學院等地市州農(nóng)業(yè)科學院水稻育種團隊力量，成立了優(yōu)質高效專用水稻種質創(chuàng)新與良種培育團隊，根據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和市場需求目標凝練育種方向，分工協(xié)作開展育種創(chuàng)新。為加快優(yōu)質新型品種的審定推廣速度，2019年由湖北省農(nóng)業(yè)科學院糧食作物研究所牽頭，華中農(nóng)業(yè)大學、黃岡市農(nóng)業(yè)科學院、中墾錦繡華農(nóng)科技有限公司和湖北省種子集團有限公司等14家科研院（所）和種子企業(yè)共同參與成立了蝦稻、再生稻科企創(chuàng)新聯(lián)合體，開展蝦稻、再生稻區(qū)域試驗，旨在為蝦稻共作和“一種兩收”再生稻模式篩選優(yōu)質專用品種。

2.3? 具有豐富的特色種質資源

在長期的育種創(chuàng)新工作中，各創(chuàng)新團隊積累了大量的種質材料。如優(yōu)質秈稻鄂中5號、長粒香粳稻鄂香2號、優(yōu)質兩系不育系HD9802、抗稻瘟病兩系不育系E農(nóng)1S和EK2S、優(yōu)質三系不育系巨風2A等[5-9]。依托湖北省農(nóng)業(yè)科學院糧食作物研究所建立的湖北省作物種質資源保存中期庫保存有水稻資源1萬多份，以湖北省地方資源和非洲資源為特色，其中不乏抗病、抗蟲、抗逆、優(yōu)質及功能型的種質材料。根據(jù)已有鑒定結果，庫中保存有抗稻瘟病資源428份，抗白葉枯病資源1 537份，中抗三化螟資源96份，抗褐飛虱資源144份，抗白背飛虱資源86份，其中對褐飛虱免疫的有34份，對白背飛虱免疫的有4份，其他高抗資源132份;另外還有湖北蘄春水葡萄、宣恩長壇青粘等優(yōu)質食味材料。

3? 湖北省水稻育種創(chuàng)新方向

針對湖北省水稻高效生產(chǎn)模式（機械化生產(chǎn)、蝦稻共作、再生稻等）配套品種缺乏，模式增效潛力難以充分發(fā)揮的問題，強化頂層設計，突出問題導向和目標導向，重點圍繞優(yōu)質高效模式專用中稻品種（包括適宜機械化生產(chǎn)的雜交稻、高檔優(yōu)質常規(guī)稻、再生稻、優(yōu)質兩系雜交中粳稻及節(jié)水抗旱稻）進行材料創(chuàng)新、品種創(chuàng)新和應用基礎研究，為湖北省水稻高效生產(chǎn)模式提供重大品種成果。

3.1? 適宜機械化生產(chǎn)的雜交中稻種質創(chuàng)新與品種培育

主要研究內容：①研究適宜機械化生產(chǎn)的水稻產(chǎn)量、品質形成的農(nóng)藝性狀基礎，構建適宜機械化生產(chǎn)的水稻品種農(nóng)藝性狀特征模式。②適宜機械化生產(chǎn)的水稻種質創(chuàng)建。根據(jù)適宜機械化生產(chǎn)的水稻農(nóng)藝性狀特征模式，研究相關性狀的遺傳機理，發(fā)掘相關基因和標記;聚合優(yōu)異性狀，創(chuàng)制適宜機械化生產(chǎn)的雜交水稻不育系、恢復系，重點選育優(yōu)質、易繁易制、配合力強的不育系及抗倒伏、抗病蟲、耐熱的恢復系。③以產(chǎn)量和品質為基礎，以抗倒伏、抗病蟲、耐熱為重點，選育適宜機械化生產(chǎn)的雜交水稻品種。

3.2? 優(yōu)質常規(guī)水稻（蝦稻）種質創(chuàng)新與新品種培育

主要研究內容：①優(yōu)質種質材料收集及鑒定。收集國內外優(yōu)質水稻種質材料，對稻米品質特征進行鑒定評價，篩選優(yōu)異種質作為品質育種材料。②優(yōu)質育種材料創(chuàng)建。在優(yōu)異種質材料中鑒定品質性狀基因，開發(fā)相關分子標記;聚合優(yōu)異基因（粒型基因、直鏈淀粉含量基因、香味基因等），創(chuàng)制優(yōu)質水稻育種材料。③優(yōu)質品種選育。以外觀品質為基礎，以食味品質為重點，兼顧產(chǎn)量、病蟲抗性，選育高檔優(yōu)質常規(guī)秈稻和粳稻品種。

3.3? 優(yōu)質兩系雜交中粳稻種質創(chuàng)新與品種培育

主要研究內容：①粳型光溫敏核不育系選育。綜合運用雜交、分子標記和花藥培養(yǎng)等育種技術手段，采用人工光溫鑒定和冷水池低溫鑒定方法，選育不育起點溫度低、熟期適宜、異交結實率高、配合力強的兩系粳稻不育系。②粳稻恢復系選育。聚合優(yōu)異基因，利用秈粳交雜種優(yōu)勢，選育優(yōu)質、抗病蟲、耐高溫、配合力強的粳稻恢復系。③組合測配。利用優(yōu)良粳稻恢復系、不育系進行組合測配，培育符合育種目標的兩系雜交中粳稻新品種。

3.4? 再生稻種質創(chuàng)新與品種培育

主要研究內容：①再生稻專用品種農(nóng)藝性狀特征研究。研究再生稻生產(chǎn)模式下水稻產(chǎn)量、品質形成的農(nóng)藝性狀基礎，構建再生稻專用品種農(nóng)藝性狀特征模式。②再生稻種質創(chuàng)建。根據(jù)再生稻農(nóng)藝性狀特征模式，研究相關性狀的遺傳機理，發(fā)掘相關基因和標記;聚合優(yōu)異基因（再生性相關基因、抗倒伏基因、病蟲害抗性基因），創(chuàng)制再生稻專用水稻育種材料（包括不育系、恢復系）。③以品質、抗倒伏、抗病蟲為重點，兼顧產(chǎn)量，選育再生稻專用水稻品種。

3.5? 節(jié)水抗旱稻種質創(chuàng)新與品種選育

主要研究內容：①節(jié)水抗旱稻種質材料收集及鑒定。收集國內外節(jié)水抗旱稻種質材料，對其抗旱性及其他重要農(nóng)藝性狀特征進行鑒定評價，篩選優(yōu)異種質作為育種材料。②節(jié)水抗旱稻育種材料創(chuàng)建。利用優(yōu)異種質材料開展雜交育種，創(chuàng)制具有不同優(yōu)異性狀的水稻育種材料。③品種選育。以節(jié)水抗旱為基礎，注重品質，兼顧產(chǎn)量、對病蟲害的抗性，選育節(jié)水抗旱稻品種。

4? 育種創(chuàng)新策略

4.1? 加強優(yōu)質專用稻品種農(nóng)藝性狀特征模式及其性狀形成的遺傳機理研究

不同的種植模式對水稻農(nóng)藝性狀特征要求不同。傳統(tǒng)種植模式下的水稻高產(chǎn)優(yōu)質性狀特征已經(jīng)不適合全程機械化生產(chǎn)、蝦稻共作、再生稻等新的種植模式。如機械插秧要求品種早發(fā)性好;再生稻種植要求品種頭季產(chǎn)量高、品質優(yōu)，再生性好。因此，要研究適宜全程機械化生產(chǎn)的雜交稻、高檔優(yōu)質稻、再生稻及兩系雜交中粳稻的重要農(nóng)藝性狀形成特點，構建相應的優(yōu)質專用稻農(nóng)藝性狀特征模式;同時以產(chǎn)量、品質、適宜機械化及再生性為重點，解析相關性狀的遺傳機理，為相應的品種選育提供理論依據(jù)。

4.2? 加強種質資源的評價、創(chuàng)新與利用

加強對湖北省作物種質資源保存中期庫中水稻種質資源的鑒定評價，特別是抗性和品質性狀的鑒定評價，為水稻育種創(chuàng)新提供一批優(yōu)異核心種質材料。加強優(yōu)異種質材料的遺傳研究，挖掘一批有益性狀基因;研究核心親本中等位基因的遺傳效應及不同性狀基因的組合效應，為根據(jù)育種目標選擇基因提供依據(jù)。加強新的種質材料在育種中的應用，創(chuàng)制一批具有不同目標性狀的中間育種材料，為品種選育提供基礎材料。

4.3? 加強高效育種技術創(chuàng)新研究

研發(fā)簡便、高效、低成本的實用新型分子育種技術和單倍體育種技術，構建高效的分子細胞常規(guī)育種技術體系;圍繞品質、抗病蟲、抗倒伏、耐熱等目標性狀，研發(fā)簡便、高效、準確的表型和基因型鑒定技術，構建高通量表型和分子鑒定平臺，提高育種效率。

4.4? 加強團隊整合和分工協(xié)作

創(chuàng)新項目組織管理方式，突出問題導向、目標導向，圍繞湖北省水稻高效生產(chǎn)模式的發(fā)展需求和加強應用基礎研究，強化頂層設計，聚焦以優(yōu)質高效中稻品種為主的4個重點研究內容，整合湖北省主要水稻育種研究力量，組建大團隊，建立材料交流和成果共享機制，開展分工協(xié)作，聯(lián)合攻關，提升育種創(chuàng)新水平和效率，培育支撐湖北省水稻產(chǎn)業(yè)高質量發(fā)展的大品種，做強湖北省水稻產(chǎn)業(yè)品牌。

參考文獻：

[1] 湖北省統(tǒng)計局.全省統(tǒng)計年鑒（2018）[DB/OL].http：//tjj.hubei.gov.cn/tjsj/sjkscx/tjnj/qstjnj/.

[2] CHEN J，DING J，OUYANG Y，et al. A triallelic system of S5 is a major regulator of the reproductive barrier and compatibility of indica-japonica hybrids in rice[J].Proc Natl Acad Sci U S A，2008，105（32）：11436-11441.

[3] XUE W，XING Y，WENG X，et al. Natural variation in Ghd7 is an important regulator of heading date and yield potential in rice[J].Nat Genet，2008，40（6）：761-767.

[4] 胡? 吉.湖北水稻機收率達98.8%[N].農(nóng)民日報，2019-01-12（8）.

[5] 胡瓊瑤，胡? 曼.我省制定蝦稻共作稻漁種養(yǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃[N].湖北日報，2018-09-11（7）.

[6] 蕭? 絲，陳? 超，鄭普兵.湖北再生稻長成綠色大產(chǎn)業(yè)[N].農(nóng)村新報，2018-11-08（1）.

[7] 李宏凱，徐得澤，陳億毅.優(yōu)質中秈稻新品種鄂中5號的選育[J].湖北農(nóng)業(yè)科學，2005，44（1）：31-32.

[8] 周? 勇，居超明，徐國成，等.優(yōu)質早秈型水稻溫敏核不育系HD9802S的選育與應用[J].雜交水稻，2008（2）：7-10.

[9] 夏明元，李進波，萬丙良，等.兩系雜交中秈新組合E兩優(yōu)186的選育與應用[J].雜交水稻，2017，32（6）：20-22.