上海優(yōu)質粳稻發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢

劉 偉

（中墾種業(yè)股份有限公司，上海 200086）

“十四五”開局之年，中央提出要“打好種業(yè)翻身仗”；緊接著，2021 年7 月中央全面深化改革委員會審議通過《種業(yè)振興行動方案》。中國要從農業(yè)大國走向農業(yè)強國，實現(xiàn)農業(yè)現(xiàn)代化，種業(yè)是基礎、是關鍵。當前，我國種業(yè)發(fā)展的內外部環(huán)境正面臨深刻變化。在新形勢下，如何針對自身不足，挖掘潛力，圍繞高質量、綠色發(fā)展，解決好種子“卡脖子”問題，是擺在所有種業(yè)人面前的首要課題。

民以食為天，食以稻為先。水稻不僅是我國最主要的糧食作物之一，更是長江流域地區(qū)人們的主糧。而在以上海為中心的長三角地區(qū)，粳稻占主導地位。因此，優(yōu)質粳稻新品種的選育及推廣應用，對上海優(yōu)質稻米產業(yè)的發(fā)展，對保障國家糧食安全，起著十分重要的推動作用。

1 國內外優(yōu)質粳稻研究現(xiàn)狀

優(yōu)質粳稻生產受到品種、氣候、土壤、肥料等多重因素的共同影響，優(yōu)質品種的選育問題一直是國內外育種研究的熱點與難點。

1.1 國外優(yōu)質粳稻研究進展國外稻米品質研究起步較早。日本、韓國、美國都很重視優(yōu)質粳稻的生產與研究。日本粳稻素以品質優(yōu)良和食味口感好著稱，育成了越光、一見鐘情、日之光、秋田小町等優(yōu)質粳稻品種，其中越光品種享譽全球，已種植近70 年。韓國對稻米食味品質研究也相對較早，代表性品種有珍品等。美國比較重視粒型及外觀品質的研究，大部分美國稻米品質優(yōu)異，碾米品質好、外觀佳，在市場上競爭力較強。

1.2 國內優(yōu)質粳稻研究進展由于我國人口眾多，長期以來水稻生產和品種選育都以高產為首要目標，優(yōu)質稻米研究起步偏遲。進入21 世紀以來，隨著經濟社會的快速發(fā)展，農業(yè)供給側結構性改革的加快推進，優(yōu)質稻米品種選育和生產都有了長足發(fā)展。

近年來，我國水稻主要生產省份在品種審定時把稻米品質作為一項主要限制指標，有力提升了優(yōu)質水稻育種的整體水平。同時也對稻瘟病抗性差的材料實行“一票否決”，以此來提高水稻在大面積生產應用上的安全性[1]。如江蘇省水稻品種審定要求米質至少達到國標三級以上，且稻瘟病綜合抗病指數(shù)必須小于5.0，二者缺一不可。

品質研究上，目前已經有專家團隊克隆了系列粒型基因、堊白相關基因、淀粉品質相關基因及谷蛋白相關基因[2]，并進行了深入的功能研究。如中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所傅向東研究員通過對熱帶粳稻種質資源的研究分析，找到在不降低粒重的前提下能明顯改進稻米外觀品質的一些基因，這些基因的克隆為從外觀品質、食味品質、營養(yǎng)品質上詳細闡述稻米品質性狀的分子調控網絡奠定了基礎，也為品質育種提供了優(yōu)良基因資源[3]。

品種選育上，東北由于特殊的地理氣候因素，優(yōu)質米品種的外觀品質普遍優(yōu)于長江中下游地區(qū)，在優(yōu)良食味品種選育上走在全國前列，育成了享譽國內外的五常大米品種——稻花香2號（五優(yōu)稻4號），以及松粳和吉粳系列優(yōu)質粳稻品種，有效地提升了東北稻米在國內外優(yōu)質米市場上的競爭力。長三角地區(qū)由江蘇省農業(yè)科學院糧食作物研究所王才林研究團隊率先引進日本的低直鏈淀粉含量品種關東194 作為父本，與武香粳14 雜交，分別選育出南粳46（中熟晚粳）和南粳9108（遲熟中粳），與武粳13 雜交選育出南粳5055 等[4]。其中南粳46 是長三角地區(qū)育成的第一個優(yōu)質食味軟米品種，與南粳9108 一起于2019 年榮獲“第二屆全國優(yōu)質粳稻品種食味品質鑒評金獎”。

總的來說，雖然我國優(yōu)質粳稻品種選育已取得明顯進展，但仍普遍存在并亟需解決的問題有：（1）綜合性狀優(yōu)良的優(yōu)質食味稻品種匱乏，好吃的不好看，或者好吃的不抗病、不抗倒；（2）優(yōu)質食味稻絕大多數(shù)不耐貯存。

2 上海水稻產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

上海地處長江入海口，毗鄰太湖，歷史上一直是魚米之鄉(xiāng)。上海市民歷來偏愛粳米、糯米。自從20 世紀80 年代中后期“秈改粳”以來，上海大部分郊區(qū)開始種植粳稻。20 世紀90 年代水稻種植面積一直在20 萬hm2以上，進入21 世紀，隨著城市工業(yè)化發(fā)展及種植業(yè)結構的調整，水稻種植面積不斷下降[5]。據統(tǒng)計，2020 年上海全市水稻種植面積約為9.0547 萬hm2，常規(guī)稻5.5660 萬hm2，其中“國慶稻”品種約2067hm2，南粳系列軟米面積約3.1967 萬hm2；雜交稻3.2327 萬hm2。

雖然上海水稻種植總面積不斷降低，但是水稻單產一直穩(wěn)步提升，從20 世紀90 年代初每667m2不到500kg，提高到2020 年平均產量超600kg。2004-2017 年上海一直實行“免費統(tǒng)一供種”，2018年以來實行種子市場化供應，2020 年開始實行水稻主導品種推介目錄。2021 年上海市發(fā)布水稻主導品種推介共16 個，其中，早熟中粳類優(yōu)質“國慶稻”品種2 個，常規(guī)晚粳品種9 個，優(yōu)質雜交粳稻品種5 個。目錄中推廣10 年以上的老品種有南粳46、秋優(yōu)金豐、花優(yōu)14 和秀水134，前3 個品種的種植面積仍然是較大的，分別達到1.40 萬hm2、0.73 萬hm2和1.93 萬hm2。種植面積較大的優(yōu)質軟米品種還有南粳9108、銀香38、青香軟粳、松早香1號、滬軟1212 等，糯稻還有近1333hm2的種植面積。以市主導品種為主體的水稻優(yōu)質高產良種覆蓋率和種子統(tǒng)供率持續(xù)保持在97%以上，有力保障了上海水稻產業(yè)的健康良性發(fā)展[6]。

按照當前農業(yè)供給側結構性改革的要求，上海水稻產業(yè)發(fā)展要由“高投入、高產出”向“提質增效”的現(xiàn)代水稻產業(yè)方向轉變，即要減少化肥、農藥施用量，發(fā)展綠色、優(yōu)質、高效、生態(tài)的現(xiàn)代水稻產業(yè)。具體的實踐就是要從“賣稻谷”向“賣大米”轉變，發(fā)展地產優(yōu)質稻米產業(yè)已成為當前上海水稻產業(yè)實現(xiàn)提質增效、轉型升級的重點工作。所以，隨著優(yōu)質稻米產業(yè)的快速發(fā)展，優(yōu)質軟米品種已逐漸成為上海常規(guī)粳稻品種的主體。但隨著近幾年災害性氣候的頻繁發(fā)生以及耕作制度的變革，上海及周邊長三角粳稻種植區(qū)稻瘟病頻繁暴發(fā)，目前生產上主推的優(yōu)質軟米品種對稻瘟病抗性普遍偏弱，給優(yōu)質稻米綠色生產和糧食安全帶來了巨大威脅，導致優(yōu)質軟米品種推廣應用面臨極大的風險，也制約了優(yōu)質食味稻米產業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。因此，優(yōu)質食味水稻抗性育種將變成一項突破種源“卡脖子”工程的關鍵目標。未來上海水稻育種的大方向和大趨勢必定以稻瘟病抗性過關為前提，然后再綜合考慮米質、食味、產量、熟期、抗逆性等。也只有這樣，才能確保廣大農戶的種植效益和國家的糧食安全。

3 上海優(yōu)質水稻育種現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

上海優(yōu)質水稻育種的歷史較早，育種水平較高，同時在雜交粳稻的育種及制種技術上居于國內領先水平。20 世紀80 年代以來，上海市農業(yè)科學院作物育種栽培研究所先后育成了寒豐、秋豐、優(yōu)豐、金豐等系列優(yōu)質常規(guī)粳稻，同時利用秈粳架橋等方式育成了一批強優(yōu)勢優(yōu)質高產雜交粳稻組合8 優(yōu)161、申優(yōu)1號、申優(yōu)693 等。其中秋豐、金豐以及8 優(yōu)161 由于成果突出分別獲得了“上海市科技進步一等獎”。另外上海市閔行區(qū)農科所用不育系寒豐A 和恢復系湘晴4144 組配的晚熟雜交粳稻寒優(yōu)湘晴于1989 年通過上海市品種審定，由于米質優(yōu)得到大面積推廣[2]，成為郊區(qū)優(yōu)質米長期專用雜交稻組合之一。但上海育成的優(yōu)質粳稻品種由于產量潛力有限和耐肥抗倒性不強等原因，一段時期內在上海郊區(qū)種植應用的比例不高，統(tǒng)計數(shù)據表明，2000-2013 年間上海郊區(qū)常規(guī)水稻種植品種長期以浙江嘉興的“秀水”系列以及江蘇的“武運粳”系列為主，上海本地育成的品種種植比例長期低于35%。

但自從2010 年以來，上海自主優(yōu)質粳稻新品種選育取得了突破性進展，重點體現(xiàn)在保持優(yōu)良品質的同時，產量和綜合抗性有了明顯提升。以上海市農業(yè)科學院為主的多個育種單位先后育成花優(yōu)14、秋優(yōu)金豐、申優(yōu)26、青香軟粳、滬香粳106 等一批優(yōu)質高產粳稻新品種，顯著提高了上海自主選育優(yōu)質稻品種的種植比例。2014 年以來，上海自主育成的水稻品種種植比例從40%穩(wěn)步提升到60%以上。其中上海雜交粳稻的種植比例20 年來一直處于全國領先水平，大面積雜交制種產量近年來一直保持在175kg/667m2以上。當前上海水稻生產無論是單產還是優(yōu)質品種占有率都居于全國前列。近年來由于國家推進農業(yè)供給側結構性改革，水稻產業(yè)發(fā)展由高產向優(yōu)質轉變，許多上海周邊地區(qū)的水稻種植開始實行“秈改粳”，上海的優(yōu)質粳稻新品種也開始從上海郊區(qū)走向江蘇、浙江、安徽、江西等周邊地區(qū)，受到了市場和農戶的普遍歡迎。

為配合上海水稻產業(yè)由“賣稻谷”向“賣大米”轉變，近2 年上海優(yōu)質水稻育種也取得了新的突破，即優(yōu)質有了新的內涵，在食味育種方面取得了明顯進展。先后育成了食味口感突出的松香粳1018、滬軟1212、銀香38、嘉農粳6號等優(yōu)質新品種，其中滬軟1212、松香粳1018 和銀香38 連續(xù)三屆榮獲“全國優(yōu)質粳稻品種食味品質鑒評金獎”；另外還育成了松早香1號和滬早香軟1號等熟期較早、食味口感好的優(yōu)質“國慶稻”新品種。這些優(yōu)良食味新品種已紛紛成為上海地產優(yōu)質大米品牌的專用品種，為當前大力發(fā)展上海地產優(yōu)質大米產業(yè)提供了種源支撐，也正成為上海水稻種業(yè)市場的主力軍，同時將提高上海水稻種業(yè)的競爭力，助力上海水稻種業(yè)走向全國市場。

4 上海優(yōu)質水稻育種亟需解決的關鍵環(huán)節(jié)和關鍵技術

從生產實踐來看，當前上海優(yōu)質粳稻育種必須解決好稻瘟病抗性這個首要問題，這是當下“卡脖子”問題的癥結所在。抗稻瘟病優(yōu)良食味粳稻新品種的選育過程中，關鍵是要解決好高產與優(yōu)質、高產優(yōu)質與稻瘟病抗性、外觀品質與食味品質、優(yōu)質食味與耐陳化之間的矛盾。

4.1 優(yōu)質與高產基因的有效聚合通過系統(tǒng)分析高產品種與優(yōu)質品種在品質性狀和產量性狀上的相互關系，研究稻米外觀品質與食味品質之間、品質與產量之間的相互關系；明確高產與優(yōu)質品種改進的關鍵性狀，以外觀、食味品質為中心開展水稻品質 研究。

4.2 多種抗稻瘟病基因的有效聚合優(yōu)良食味種質創(chuàng)新過程中，要注意將抗稻瘟病基因，主要是抗病譜較廣的稻瘟病抗性基因，如Pita、Pigm、Pi-40等通過聚合雜交的方法導入受體親本，構建育種群體[7]。在分離世代，通過與產量、米質基因連鎖的分子標記輔助選擇，快速、準確選擇目標基因，篩選出一批有良好應用價值的中間材料，加快育種工作進程。

4.3 研究品質遺傳控制體系，同步改良稻米外觀品質與食味品質傳統(tǒng)育種方法通過觀看研磨后稻米的外觀米質、精加工后煮飯品嘗其食味品質，兩者結合來進行優(yōu)質稻米的篩選，對時間和人力要求都比較高。隨著稻米品質遺傳控制體系研究的深入，稻米品質相關的基因功能逐漸清晰，越來越多的與稻米品質基因連鎖的分子標記被開發(fā)，這些理論研究的進展將為常規(guī)育種工作提供有效輔助，通過對早期苗進行米質相關分子標記檢測，可以較早地對稻米外觀品質和食味品質進行預測，提高了選擇效率。同時科技進步使越來越多的新技術應用于品質研究。如近紅外分析儀、RVA 譜儀、米飯質地測定儀等先進儀器設備為稻米品質研究的不斷深入提供了保證。

4.4 科學建立優(yōu)良食味稻米品種的評價方法在設定對照品種的基礎上，通過以下6 個方面與對照品種進行全方位比較[8]。（1）外觀：用視覺判定，觀察米飯的光澤、白度、飽滿程度、留胚多少，米飯有無黑斑、彎曲變形和脹裂等情況。（2）氣味：用嗅覺判定，用筷子取少量米飯放在鼻子上聞，判斷米飯固有的香氣情況。（3）味道：用味覺判定，米飯入口后，邊嚼邊用牙齒、舌頭等感覺器官仔細品嘗米飯是否有甜味。（4）口感：用觸覺判定，米飯細嚼3～5s，體會其通過喉嚨時的滑潤感。（5）回生度：用觸覺判定，米飯在室溫放置1～2h 后，重新品嘗，判斷變“硬”的程度。（6）綜合評價，完成前5 項比較后，根據供試樣品的食味與對照品種比較，進行綜合評判。

5 對上海優(yōu)質粳稻育種的建議

5.1 充分發(fā)揮現(xiàn)有種質資源優(yōu)勢利用從各大科研院所引進的優(yōu)質、抗病、高產的水稻種質資源，對現(xiàn)有種質庫內的種質資源、中間材料進行鑒定、評價，構建抗稻瘟病優(yōu)良食味創(chuàng)新核心種質，根據適合上海種植的粳稻理想株型，穗型互補、米質互補、熟期互補等原則，進行科學配組，選育適合上海水稻生產種植的優(yōu)良食味粳稻新品種。增加上海水稻品種的新類型，豐富上海水稻遺傳背景，培育成的抗稻瘟病優(yōu)良食味粳稻新品種適應目前水稻機械化生產的要求，提高上海水稻品種對不良氣候的抵御能力，提高優(yōu)質稻米的種植比例，促進水稻產業(yè)結構的轉型升級。

5.2 將常規(guī)育種技術與現(xiàn)代生物技術相融合由于產量性狀、植株農藝性狀等都屬于數(shù)量性狀，雜交和選擇仍是聚合有利性狀的基本途徑。但隨著水稻功能基因組研究的深入，一些抗性和品質已知有比較明確的功能基因控制或設計了適用的分子標記。可以將常規(guī)育種技術與現(xiàn)代生物技術有效融合，利用分子標記輔助選擇、花粉培養(yǎng)技術，加快育種進程，提高品種抗病性、抗逆性，提高育種效率，提升育成品種的科技含量。

5.3 將外觀品質與優(yōu)良食味相融合以稻米外觀品質、食味品質為中心開展稻米品質改良研究，實現(xiàn)稻米外觀品質與食味品質的同步提高。改變傳統(tǒng)育種模式中研磨后觀看外觀米質和煮飯品嘗來進行稻米外觀、食味品質篩選的舊模式，利用新技術、新設備提高選擇精準度，縮短育種年限。

積極運用國內外最新分子生物、遺傳育種研究發(fā)現(xiàn)，把實驗所得與稻米產量、品質、抗稻瘟病相關適用分子標記運用于常規(guī)育種，在高產抗病的基礎上實現(xiàn)稻米品質同步改良。

5.4 加強長三角地區(qū)多學科的聯(lián)合協(xié)作攻關通過政府層面在長三角地區(qū)，以上海為中心，江、浙、皖聯(lián)動，進一步推動產、學、研、推的深度融合發(fā)展，加快實施農業(yè)生物育種、種源關鍵核心技術等重大科研項目聯(lián)合攻關，積極開展功能基因的挖掘和基因編輯技術的應用，實現(xiàn)綠色、優(yōu)質、早熟、高產、穩(wěn)產、抗病、抗逆、宜機、輕簡化栽培等多個優(yōu)異性狀協(xié)同改良，集成基因組學、表觀組學、環(huán)境組學、生物信息學、合成生物學等手段進行分子設計育種，精準定制出所需的良種。