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创刊30周年专栏

安徽水稻种质(品种)创新的回顾与展望

  • 倪金龙 ,
  • 马常凯 ,
  • 宋少杰 ,
  • 杨剑波
展开
  • 安徽农业科学院水稻研究所,安徽 合肥 230031
杨剑波(1957—),男,安徽太和人,博士,研究员,从事水稻生物技术及遗传育种研究。

倪金龙(1982—),男,安徽望江人,博士,副研究员,从事水稻遗传育种研究。

Copy editor: 李媛

收稿日期: 2025-07-07

  网络出版日期: 2025-08-14

基金资助

安徽省自然科学基金面上项目(2308085MC87)

安徽省重点研究与开发计划国际科技合作项目(2023h11020007)

Review and prospect of Anhui rice germplasm (variety) innovation

  • NI Jinlong ,
  • MA Changkai ,
  • SONG Shaojie ,
  • YANG Jianbo
Expand
  • Rice Research Institute, Anhui Academy of Agricultural Sciences, Hefei 230031, China

Received date: 2025-07-07

  Online published: 2025-08-14

摘要

本文综述了1949年以来安徽省在水稻种质创新、品种选育和育种技术研发等方面的研究进展,并对其水稻育种未来研究方向进行了展望。在种质创新与品种选育方面,安徽水稻种质(品种)创新经历了农家品种、矮秆品种引进与系统选育、三系不育系及两系不育系选育阶段;截至2024年,研究区自育水稻品种1 539个,包括80优121、协优57、荃优822等三系杂交水稻品种,新两优6号、皖稻153等两系杂交水稻组合,徽香软1号、徽香粳977等常规稻品种以及绿旱1号、绿旱两优21等强抗旱性品种。育种技术方面,诱变技术具有突变率高、生物损伤轻的特点,丰富了育种资源;分子标记辅助育种技术可对基因进行精确选择和高效重组,提高了育种成功率;基因编辑技术可根据育种的具体需求对目标基因进行精确修饰,进一步提高了育种的精准性和高效性。下一步将注重绿色、优质、高产、多抗水稻新品种培育,以满足市场多元化需求。

本文引用格式

倪金龙 , 马常凯 , 宋少杰 , 杨剑波 . 安徽水稻种质(品种)创新的回顾与展望[J]. 安徽农学通报, 2025 , 31(15) : 1 -5 . DOI: 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.15.001

Abstract

The research progress in rice germplasm innovation, variety breeding, and breeding technology development in Anhui Province since 1949 has been reviewed, and the future research directions in rice breeding have been prospected. In terms of germplasm innovation and variety breeding, Anhui rice germplasm (variety) innovation has gone through the stages of introducing and systematically selecting agricultural varieties and dwarf varieties, as well as selecting three-line sterile lines and two-line sterile lines; as of 2024, there were 1 539 self bred rice varieties in the research area, including three-line hybrid rice varieties such as 80 You 121, Xieyou 57, and Quanyou 822, two-line hybrid rice combinations such as Xingliangyou No.6 and Wandao 153, conventional rice varieties such as Huixiangruan No.1 and Huixiangjing 977, as well as strong drought resistant varieties such as Lyuhan No.1 and Lyuhanliangyou 21. In terms of breeding technology, mutagenesis technology has the characteristics of high mutation rate and light biological damage, enriched breeding resources; molecular marker assisted breeding technology can accurately select and efficiently recombine for the gene, improving the success rate of breeding; gene editing technology can precisely modify target genes according to specific breeding needs, further improving the precision and efficiency of breeding. The next step will focus on cultivating new varieties of green, high quality, high yielding, and multi resistant rice to meet diversified market demands.

安徽省是重要的粮食生产大省,为保障粮食安全供应做出重要贡献。该地区是重要的水稻主产区之一,常年播种面积250万hm2左右,其水稻推广种植对稳定粮食供给具有重要意义。相关研究表明,该地区水稻年总产由1949年的185.8万t上涨至2023年的1 609.8万t,提高了9.1倍,这与水稻种质创新、新品种选育等密不可分[1-2]。本文综述了1949年以来安徽省在水稻种质创新、品种选育和育种技术研发等方面的研究进展,并对其水稻育种的未来研究方向进行展望。

1 水稻种质创新进程

安徽水稻种质(品种)创新经历了农家品种、矮秆品种引进与系统选育、三系不育系及两系不育系选育阶段,实现了从引到创、从传统到现代的不断进步和发展(图1)。1950年起,研究区系统整理了丰富的水稻种质资源,发掘出一批适应性强的优良地方品种,为早期生产奠定基础。其中包括安徽省双季晚稻代表品种——晚籼小稻,累计推广面积约112万hm2 [3]。1965年以后,研究区水稻育种进入矮秆品种选育阶段,引进了一系列矮秆品种,如珍珠矮、矮脚南特、南京11号、圭陆矮8号、广陆矮4号、原丰早、二九青和先锋1号等,这些优良品种在研究区广泛种植满足了当时生产上对新品种的迫切需求[4]。1970年以后,研究区水稻育种以系统选育和杂交育种等常规选育手段为主,育成了包括早籼稻芜湖71早、竹广23,中籼常规稻皖稻27(E164)、皖稻69(91499),晚粳稻当选晚2号、安庆晚2号、74-24、徽粳80-4、皖粳1号等品种[3]。随后,在杂交稻育种研究的推动下,研究区开展了杂交稻的育种工作,从三系到两系,从常规育种、细胞育种到分子育种,从单一性状的改良到综合性状的集成(即集高产、优质、抗病为一体)等。
图1 安徽省水稻育种发展历程
表1所示,自1983年正式开展品种审定以来,截至2024年,研究区科研机构与种业企业为第一单位累计育成的水稻品种共1 539个,其中安徽省省审品种997个,国审品种542个(数据来源于国家水稻数据中心,https://www.ricedata.cn/variety/index.htm)。上述品种的培育与推广应用支撑了安徽“粮丰工程”和水稻大面积单产提升行动,进一步夯实了“江淮粮仓”工程建设,有力保障了南方稻区粮食稳定生产。
表 1 安徽选育且通过省级及国家级审定的水稻品种分布情况

审定

级别

常规稻 杂交稻 总计
三系 两系
省审 135 242 151 27 439 4 997
国审 12 17 170 9 332 2 542
合计 147 259 321 36 771 6 1 539
406 356 777

1.1 三系杂交稻育种

自1985年以来,研究区自育且通过省级以上审定的三系杂交水稻组合累计356个(表1),涉及自育的细胞质不育系48个,其中野败型、矮败型、印水型等细胞质源型不育系39个,红莲型2个,粳型细胞质不育系(BT型)7个。1985年,吴让祥[5]利用矮败野生稻细胞质源育成了籼型杂交稻三系不育系协青早A。该品种具有花粉败育彻底、一般配合力高等特点,被育种单位广泛应用,累计测配出98个具有强优势的杂交籼稻新品种,并衍生出29个三系不育系[6]。据统计,截至2015年,由协青早A所配组合累计种植面积达1 392万hm2。以安徽省农业科学院水稻研究所为例,利用该不育系育成了协优57、协优9019、协优58、协优52、协优009、协优3026、协优035、协优335等多个优秀组合,在生产上被广泛推广应用。其中,协优57累计推广种植面积超过60万hm2。荃9311A是利用印水型不育系中9A与中9B//222B/9311杂交系统选育而成[7];该品种具有不育性稳定、异交习性好、配合力高、配组组合产量优势明显且米质优等优点。截至2024年12月,利用该品种累计测配出183个杂交组合,荃优822等多个组合成为当前长江上中下游和华南稻区的主推品种[8]。截至2024年,安徽省自育籼型杂交水稻品种累计321个。
1970年前后,BT型水稻创制与品种选育工作陆续开展,累计创制7个BT型细胞质不育系,选育出26个安徽省审粳三系组合和9个国审组合。当选晚2号A、双九A、80-4A等多个粳稻(BT型)不育系的选育,实现了研究区粳三系组合的配套[9]。其中,粳型不育系80-4A配合力表现突出,先后育成了80优121、80优98、金奉19和粳杂优1号等7个系列粳稻组合,并已通过安徽省品种审定[10]。据中国种业大数据平台(http://202.127.42.47:6006/Home/BigDataIndex#)统计,品种80优121在安徽省的推广面积接近15万hm2

1.2 两系杂交稻育种

三系杂交稻种制备需不育系、保持系和恢复系的三系配套,且种子繁殖要求隔离种植、人工辅助授粉等,种子生产较费时费力。基于此,研究区提出了发展“两系杂交稻”的新思路,其要点在于将不育系和保持系合为一体,实现“一系两用”,即能够在保持不育特性的同时,在一定条件下实现自然繁殖。1984年,安徽省农业科学院引进了光敏核不育水稻农垦58S,开启了两系法水稻育种的新局面。1986年,两系杂交稻育种被列为安徽省“七五”攻关课题;1987年,参加国家863计划“两系法品种间杂种优势利用及光敏核不育基因的研究”课题研究;1989年,育成了研究区第一个粳型光敏核不育系7001S,并通过省级技术鉴定[11];1994年,粳型两系杂交组合70优04、70优9号通过安徽省品种审定委员会审定并在生产上推广应用[12]。7001S作为光温敏不育系的重要种质,衍生出了10个光温敏不育系,间接衍生出了包括广占63S、新安S等在生产上大面积应用的不育系。2301S是可繁性、异交性、抗性和米质较好的籼型温敏核不育系,为选育高产、优质、多抗的两系杂交籼稻奠定了基础[13];其中,2301S/H7058和2301S/288被评为安徽省优质米等优质畅销米系列[14]。2001年,籼型两系不育系广占63S的选育将研究区水稻两系育种进程推向了高潮[15-16]。以广占63S为基础,各育种单位选育出一批衍生不育系,如丰6S、宣69S、新安S、03S、丰39S、广茉S、绿敏S、新华S等一批籼型两系水稻不育系等,除具备广占63S的优点之外,育性转换起始温度更低,株叶型更紧凑,异交结实率更高,制种产量可提高10%以上。以广占63S为亲本配组的丰两优系列组合推广应用面积较大,其中丰两优1号(广占63S×9311)先后通过安徽、湖北、河南等地方品种审定,2007年,该品种在安徽地区的种植面积在40万hm2左右[17]。此外,新两优6号(新安S×安选6号)、两优6326(宣69S×中籼WH26)等一批强优势组合相继推出,先后成为长江流域杂交稻区的主推品种[18]。两优6326是高产优质香型两系中籼水稻组合,2007年11月通过国家品种审定委员会审定。籼型两系不育系1892S的根系发达、矮秆抗倒,以其为亲本育成的皖稻153具备强抗倒伏能力,在安徽、湖北、湖南、河南、江西等地大面积推广种植[19]。据统计,以1892S为亲本育成的水稻新品种约100个,其中41个已通过国家品种审定,其中3个组合成功入选国家超级稻名录,分别是2021年入选的徽两优6号(18925×扬稻6号),2016年入选的徽两优996(1892S×R996)和2025年入选的徽两优985(1892S×9Z007)。利用1892S与03S杂交,系统选育出的荃211S已测配出27个通过审定的新组合,如荃两优丝苗(荃211S×五山丝苗)等。
近年来,安徽省农业科学院水稻研究所利用1892S衍生选育的祥504S、瑞18S等两系不育系不仅保持了1892S高配合力及抗倒特性,同时显著提升了米质,测配的祥两优、瑞两优系列组合通过了安徽省和(或)国家审定,推广应用前景广阔。截至2024年,研究区自育且通过省级以上审定的两系杂交水稻组合共777个,涉及自育的两系不育系达250个。由于两系不育系的配组优势,安徽省两系杂交稻育种成就超过三系(图2)。
图2 安徽省自选育的常规稻及杂交稻品种数量发展趋势

1.3 常规稻育种

1983—2010年,研究区常规水稻育种发展稍显缓慢,育成了数十个优良的常规品种,满足了生产上的不同需求,为杂交水稻育种提供了基础材料。研究区以杂交中稻为主,部分地区以双季稻栽培模式为主,因此需要对一些早籼、晚粳或中稻常规品种进行搭配种植。早籼品种主要有早籼15和早籼65等,晚粳品种包括晚粳9515、晚粳97、广粳102、当育粳2号、皖稻82等,中稻常规品种包括绿稻24、中籼91、中籼92011、中籼2503、皖稻89、皖稻68、皖稻90等,其中多数品种的米质表现优良。近年来,研究区水稻种植主体结构向面积大且集中的种粮大户转变,市场对常规稻特别是优质稻米(丝苗米、优质长粒粳等)和专用稻米(米粉用早稻、糯稻等)的需求日益增长。2020—2024年,安徽省自育常规稻品种达242个,其中粳稻占2/3以上。在产量提高的同时,品质也获得大幅提升,徽香软1号、徽香粳977、徽粳836、徽粳805等品种获得了安徽省优质食味品质金奖,表现出了良好的市场推广前景[20]

1.4 抗逆育种

为满足部分干旱地区的稻作需要,朱启升等[21]选育了绿旱1号,能够在江淮分水岭缺水易旱地区种植,在保证一定产量的同时,实现节水50%以上。该品种自2009年起,连续6年被遴选为研究区旱稻主导品种,累计推广种植面积达250万hm2[22]。绿旱1号、绿旱639、绿旱两优21、皖旱两优25、绿旱两优888、绿旱两优513等系列品种及组合,抗旱等级均达三级,实现了旱稻品种的迭代升级。

2 育种技术研究

研究区始终围绕提高育种效率和精准度开展科技创新,取得了一系列关键技术的突破和前沿技术领域的成果。

2.1 诱变育种

离子束水稻诱变技术是一种突变率高、突变谱广和生物损伤轻的高效诱变育种方法。研究区利用该方法先后诱变选育了多个水稻新品种,如早稻品种S9042、晚稻品种D9055、粮饲兼用型水稻品种科辐粳7号等[23]。诱变育种技术不仅有利于新基因的挖掘,同时通过基因突变丰富了育种资源,有效提高了育种效率。

2.2 分子育种

分子育种是一种高效育种方法,其可以在基因水平上精确选择和高效重组优秀基因,从而提高选择的效率和准确性,缩短育种周期,提高育种成功率。研究区较早开展了水稻分子育种的研究工作,利用分子标记的辅助选择技术,定向改良WX基因,改善稻米的食味品质,于2006年育成了分子改良品种皖稻185[24]。随后利用分子标记,将抗白叶枯病基因Xa21、Xa23和抗稻瘟病基因Pi9聚合到同一水稻的受体品种中,育成了系列抗病材料P88等,培育出两优6375(携带Xa23和Pi9抗性基因)等系列品种,为水稻品种的精准改良和优良基因的高效聚合奠定了基础。
基因编辑是基因精准修饰和定向改良技术,其可以根据育种的具体需要对目标基因进行精确修饰,或加强表达或使其沉默或加入一个(多个)全新的基因。研究区相继开发了水稻高效基因敲除[25]、碱基编辑[26-27]、引导编辑[28]等30余套工具,实现了水稻产量、抗性等性状的50多种主效基因的不同形式改良,创制了一大批优质、高产的水稻种质[29],为进一步提高水稻育种的精准性和高效性奠定了基础。

3 展望

随着安徽水稻生产水平和对稻米品质要求的不断提高,今后一段时间将更加注重绿色、优质、高产、多抗水稻新品种培育,进一步深入挖掘和充分利用新的水稻基因资源(尤其是优质、抗病、抗逆、高光效、氮高效等优异基因的开发),利用诱变育种、分子育种等现代生物技术手段,精准改良水稻农艺性状,高效聚合优秀基因,培育出更多能适应农业发展需求的新品种,以满足市场多元化需求。由于籼粳杂交水稻品种具有高产优势,较常规粳型品种增产20%~30%[30]。因此,应加快对水稻籼粳杂交育种的研究,培育广适、高产籼粳杂交品种。
目前,杂交水稻技术主要基于细胞质不育的三系法和基于光温敏核不育的两系法,其发展在一定程度上受恢复谱资源、环境光温等条件的影响。因此,创制育性不受环境影响、配组自由且可繁殖的高配合力雄性不育系,构建杂交水稻高效繁育技术体系十分紧迫。杂合雄性不育系兼具了三系不育系育性稳定和两系不育系配组自由的优点,有望突破两系不育系受温度影响等技术瓶颈,做到制种时不依赖特定光温条件、不受地域范围限制,进而实现就地制种,可有效降低制种风险和种子生产成本,展示出良好的开发与应用前景。
综上,本文综述了1949年以来研究区在水稻种质创新、品种选育和育种技术研发等方面的研究进展,并对安徽省水稻育种未来研究方向进行了展望。为加快安徽省水稻新品种选育进程提供参考。
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