华南超级常规籼稻育种体系的构建与实践

自1996年中同超级稻研究项目启动以来,广东省农科院作为中国超级稻研究项目主要发起和承担单位,承担了该项目的华南稻区超级稻选育研究工作,在继承水稻生态育种成就的基础上,经过十几年攻关,初步构建了华南超级常规籼稻育种体系:先后提出早长"根深"优质超级稻株型模式和华南"广适型"优质超级稻株型模式等育种理论.育成了早长"根深"型优质超级稻代表品种胜泰1号、多穗"广适型"超级稻代表品种桂农占,大穗"广适型"优质超级稻代表品种玉香油占.并在生产上大面积应用.科学实验和生产实践表明,华南超级常规籼稻育种体系的构建是超高产育种的又一新发展.是当前华南超级常规籼稻育种的一条有效途径.     

华南生态区超级稻育种的主要成就及未来发展趋势

中国超级稻研究项目启动至今,对促进我国的粮食增产,提升我国水稻育种水平发挥了重要作用。广东省农业科学院自1996年以来,作为中国超级稻研究项目主要发起和承担单位,承担了该项目的华南稻区超级稻选育研究工作。在开创水稻生态育种并取得显著成就的基础上,经过10年攻关,再创华南超级稻育种新辉煌。先后构建出"早长、根深"超级稻株型模式和华南广适应型优质超级稻株型模式;在优质超级晚稻育种和广适型超级稻育种方面率先取得重大突破;先后育成一批达标优质超级稻,主要代表品种有:品质可与泰国优质香米相媲美的优质超级稻品种胜泰1号、我国超级晚稻育种取得突破的先锋品种桂农占和大穗高结实的广适型超级稻品种玉香油占等,这些超级稻正迅速在生产上大面积推广应用,创造了显著的社会经济效益。     

华南型超级稻育种及其技术研究进展

自从农业部实施超级稻育种研究项目以来,经过10年的努力,中国超级稻育种获得全面成功。在国内基本形成了北方粳稻、南方籼稻、长江流域杂交水稻三个研究格局,其中以福建省农业科学院和广东省农业科学院为代表的华南型超级稻品种选育上取得了令人瞩目的进展。在经农业部确认的28个超级稻品种(组合)中,华南有5个,即Ⅱ优明86、特优航1号、Ⅱ优航1号、天优998和胜泰1号,这些品种(组合)已在生产上大面积应用推广。华南型超级稻品种选育技术为三系超级杂交水稻和常规稻选育技术。三系超级杂交水稻主要通过"强恢×强恢"选育恢复系,加强抗性筛选,通过航天育种选育超级杂交水稻;常规稻选育技术则通过"半矮秆、早长、根深"、大穗型和多穗广适应型超级稻品种选育取得成功。今后华南型超级稻研究提出"丰产、抗病、优质、广适"的综合提高,引进新抗源,加强抗性,提高水稻生物学产量,加强超高产配套栽培技术的研究和推广,加强根系研究,提倡常规技术与生物技术的结合策略。     

华南超级常规稻代表品种——广东省农科院水稻研究所选育

1996年,广东省农科院水稻研究所在矮化育种、丛化育种、早长育种3个生态育种阶段取得高产超高产育种成功的基础上,开展了华南超级常规稻的选育研究,现已初步构建了华南超级籼稻育种体系,提出半矮杆早长“根深”和“广适型”（含大穗和多穗广适型）等华南优质超级常规籼稻育种株型模式,育成3个经国家认定的常规籼型超级稻品种胜泰1号、桂农占、玉香油占,储备了一批超级稻苗头新品种,同时也为杂交稻育种提供优异种质,创造了显著的社会效益,     

超级稻研究进展及连云港市发展超级稻的思考

粮食安全问题日益引起国家重视。该文主要从超级稻研究的历史、超级稻概念、超级稻育种途径等方面较为系统地阐述了超级稻的研究进展。结合连云港市超级稻的育种实践和水稻高产栽培的经验,提出了连云港市发展超级稻的意见和江苏省淮北地区超级中粳水稻的形态指标。     

专题导读：中国超级稻育种技术创新与应用

    水稻是世界特别是亚洲地区最重要的粮食作物。为保障粮食安全,多数亚洲国家将高产作为水稻育种的首要目标。日本于20世纪80年代初率先开展水稻超高产育种研究。1989年,国际水稻研究所开始了水稻新株型育种,后被媒体宣传为超级稻。为保障中国粮食安全,借鉴中国水稻超高产育种及国际水稻研究所的新株型育种经验,农业部于1996年正式启动旨在提高水稻产量潜力的“中国超级稻研究”重大项目,明确超级稻是通过理想株型塑造与强杂种优势利用相结合的技术路线,培育的单产大幅度提高、品质优良、抗性较强的新型水稻品种,包括了超级常规稻和超级杂交稻。     中国超级稻育种技术路线首先是产生强杂种优势。传统的籼籼交或粳粳交因亲本间遗传距离过窄,难以产生强大的杂种优势。因此,需要扩大双亲的遗传距离。但由于籼与粳属2个亚种,杂交子一代营养优势很强,株高和生育期超亲,存在部分生殖障碍,表现花粉部分败育,结实率低下,无法直接利用。大量的测交结果表明,用籼粳中间型作亲本能最大程度协调杂种产量潜力的提高与株型理想配置的统一。     在株型塑造方面,由于中国幅员辽阔,气候生态各异,各地在实施超级稻育种计划时,均因地制宜地提出了理想株型模式,如东北稻区的直立大穗型、华南稻区的早长根深型、西南稻区的稀植重穗型、长江中下游稻区的后期功能型。从狭义的株型概念看,株型主要指地上部的叶形和穗形,而从广义的株型概念来看,根系的形态及功能属于株型的一部分。由于根系生长环境的复杂性及根系研究方法和手段的局限性使水稻根系性状的遗传研究相对滞后。近年来,随着超级稻育种的深入,大穗早衰的矛盾越来越突出,根系的重要性及根系遗传育种的迫切性引起了育种家极大的关注,而且往往将其独立于地上部株型开展研究。     项目实施20年来,中国科学家已在超级稻技术创新、品种培育与应用方面取得了巨大成就,截至2015年农业部根据《超级稻品种确认办法》先后10批次确认了146个超级稻品种,其中,籼稻品种95个约占65%,粳稻品种51个约占35%。通过超级稻技术示范推广,实现了超级稻单产和效益“双增一百”的目标,并不断带动全国水稻单产和效益显著提高。据统计,超级稻迄今全国累计推广面积超过7亿亩,带动水稻全国平均单产跃上新台阶,1996年超级稻项目启动年全国水稻平均亩产414.1 kg,2015年达到了459.5 kg,平均单产增加了45 kg,增幅达11%。超级稻研究与推广为保障中国的粮食安全提供了坚实的科技支撑。     近年来,超级稻育种技术得到不断提升,有2个明显的趋势：一是籼粳杂种优势利用途径从“籼不粳恢”向“粳不籼恢”发展;二是分子技术被广泛用于超级稻育种中。本专辑列入的论文,既有超级稻研究的历史回顾,又有超级稻育种技术研究的新进展。超级稻育种技术的不断创新和发展,赋予了超级稻在中国水稻生产中强大的生命力。     

北方粳型稻超高产育种理论与实践

 从育种理论、育种技术及育种实践等方面，综合评述了中国北方粳型稻超高产育种研究进展与前景，认为培育和推广超级稻是继株型育种和杂交稻之后，提高北方粳稻综合生产能力，实现北方水稻生产跨越式发展的重要途径。在“利用籼粳稻杂交创造新株型和强优势，通过复交优化性状组配，聚合有利基因，选育理想株型与优势利用相结合的超级稻”育种理论与技术路线确立之后，北方粳型超级粳稻在常规育种方面已取得重大突破，成功地培育出一批优质抗病的超级稻新品种并已广泛应用于生产，如沈农265、沈农606、吉粳88等。与常规超级稻育种相比，超级杂交粳稻育种研究进展则相对较缓慢。这一方面是由于北方气候与生态条件的限制，另一方面是育种技术相对落后。解决优势与生育期的矛盾、产量与品质的矛盾以及提高制种产量等问题，仍然是北方超级杂交粳稻育种所面临的严峻挑战。本文还讨论了与粳型超级稻育种有关的生理和遗传问题。     

中国超级稻育种研究进展与前景

综合评述了中国超级稻育种研究进展与前景,认为培育和推广超级稻,是继株型改良和杂交稻育种之后,提高水稻综合生产能力,实现水稻单产水平进一步提高的重要途径。在"利用籼粳稻杂交创造新株型和强优势,通过复交优化性状组配聚合有利基因,选育理想株型与优势利用相结合的超级稻"育种理论与技术路线确立之后,在常规超级稻育种和超级杂交稻育种两方面都已取得重大突破,成功地创造出一批新株型优异种质,培育出一批优质抗病的超级稻新品种和新组合。这些超级稻新品种、新组合已广泛地应用于水稻生产实践,并已取得较好的增产效果。     

超级杂交稻高产理论与实践初论

在分析我国水稻产量提高和株型变迁时代特征的基础上,通过对众多水稻株型模式差异的比较,阐述了超级杂交稻“高冠层、矮穗层、中大穗”株型模式的特点。从理论上,初步分析了该模式“有效增源、扩建高库容、高源库水平的协调”、“矮穗层”的抗倒力学及生理学等方面的理论基础。同时,通过对超级稻超高产实例的分析,率先提出了超级稻实现超高产目标的部分生理指标,重点介绍了适于超级杂交稻超高产栽培的改良型强化栽培技术体系。     

把握方向创新机制实现超级稻研究和推广的新跨越

20世纪90年代后,中国科学家吸取日本和国际水稻研究所超高产育种的经验教训,创造性地提出了"理想株型塑造与强优势利用相结合"的中国超级水稻育种技术路线,获得一批超高产水稻育种材料,并成功培育了一批具有自主知识产权的超级稻新品种。中国超级稻今后发展要转变观念,科学把握超级稻的发展方向。发展超级稻主要是提高中国水稻的综合生产能力,以超级稻带动全国水稻的增产增收,带动水稻生产向高产、优质化方向发展。因此,要分稻区组建多学科、多单位联合协作的研究团队,进一步完善研究协作机制,要创新示范推广工作机制,建立激励机制;要整合资源,努力发挥项目的综合优势和叠加效应,实现超级稻研究和推广的新跨越。     

Genetical and Physiological Basis of Plant Type Model of Erect and Large Panicle Japonica Super Rice in Northern China

The historical changes in rice yields across China were explored. The physiological mechanisms and genetic basis of the erect and large panicle super-high-yield plant type model for breeding japonica super rice were analyzed mainly on the panicle type, number of large vascular bundles （LVB） in the panicle neck, and the panicle type index （PTI）. In the production point of view, we suggested that, for the breeding of super-high-yield japonica rice, the erect panicle types with more LVB numbers in the panicle neck and superior upper grains in the secondary branches would be the key factors. The information has potential significance in the rice breeding and productivity not only in China but also throughout the rice production areas of the world.     

超高产水稻育种中理想株型研究进展

简要回顾了水稻育种实践中株型研究的历史,并从穗、叶、根、株高等方面总结了在超高产水稻育种中理想株型研究所取得的主要进展。最后指出了理想株型与优势利用相结合实现超高产育种目标所应采取的策略与技术。     

水稻理想株型与超高产育种的研究进展

简要回顾了水稻株型育种发展的概况,从穗、叶、根、株高等方面介绍了在超高产目标下株型育种所取得的进展,指出了理想株型与优势利用相结合实现超高产育种目标应采取的策略与技术。     

大穗型超级杂交粳稻辽优3072产量结构及灌浆特性研究

对北方大穗型超级杂交粳稻辽优3072进行了产量结构和灌浆特性的研究。结果表明：辽优3072在产量结构上表现出了较强的杂交优势，比对照辽粳294增产明显。辽优3072在灌浆上的特点为穗上、中、下各部间干物质充实及灌浆速率差异较小：穗下部灌浆启动早，后期灌浆速率大；整穗表现出较强的持续灌浆能力。辽优3072良好的籽粒灌浆特性是其在产量上表现出超高产的生理基础之一。同时探讨了利用水稻杂交优势选育具有特异灌浆特性的杂交组合的育种思路以及在北方冷凉稻区推广大穗型超级杂交粳稻品种的可能性。     

亚种间重穗型杂交稻研究

亚种间重穗型杂交稻研究周开达１汪旭东１李仕贵１李平１黎汉云１黄国寿１刘太清２沈茂松２（１四川农业大学水稻研究所，温江６１１１３０；２重庆市作物研究所ＴｈｅＳｔｕｄｙｏｎＨｅａｖｙＰａｎｉｃｌｅＴｙｐｅｏｆＩｎｔｅｒ－ｓｕｂｓｐｅｃｉｆｉｃＨｙｂｒｉｄ...     

Study on the Relationship of the Characteristics of Vascular Bundles in the First Internode and Grain-filling of Heavy Panicle Type Hybrid Rice

The characteristics of vascular bundle in the first internode from top and grain-filling of heavy panicle type hybrid rice(HPTHR) were studied. The results were as follows: The HPTHR had more vascular bundles and a much bigger area of single vascular bundle, all vascular bundle, all phloem and all xylem in the first inter-node than Shanyou63. The vascular bundles had the similar load of spikelet number and sink capacity between the HPTHR and Shanyou63. The HPTHR had not only a larger sink but also normal grain-filling and sink-filling, high seed-setting rate and heavier panicle. Those characteristics of vascular bundle were the biological bases for the larger and heavier panicle of HPTHR. The results also indicated that the breeding model of HPTHR was an effective measure for the super high-yielding rice breeding.     

水稻超高产育种理论与方法研究进展

对水稻高产育种的发展历史进行了阐述,并对目前各种水稻超高产育种理论的提出依据、育种手段方法和所需要达到的目标等方面进行了总结和分析。认为利用远缘杂交,特别是籼粳杂交创造中间材料,充分利用优良品种资源,把株型育种与优势利用紧密结合起来,培育偏大穗、分蘖力中等、高结实率、高成穗率、耐肥抗倒和根系发达的超高产新品种是水稻超高产育种的主要方向。     

The breeding of japonica rice in northern China: An 11-year study(2006–2016)

The world's population is facing food shortages due to climate change and the competition for arable land between food and energy crops. Many national and international projects to develop "super rice" cultivars were established in recent decades to attain a ‘third leap forward' in rice production. In order to evaluate the breeding process in northern China, an 11-year tracking survey of japonica rice breeding, which involved a total of 520 rice accessions and 67 test plots, was completed in this study. The results showed that the yields of these accessions had increased stably, which was similar to control check varieties(CKs). The breeding strategy reduced the panicle number and increased the grain number per panicle through an increase of spikelet density(number of grains per centimeter on the panicle). This high spikelet density benefits not only the yield but also the blast resistance and amylose content. At higher latitudes, the preferred rice accessions had slim grain shape and extended growth period. In the middle latitudes among the test plots, the breeders focused on reducing the amylose content to improve the cooking quality of the rice accessions. Yield and blast resistance were the two highest priorities during the breeding selection process. The present study evaluated the breeding process in northern China during the last decade, which may lead to new insights into the future of rice breeding.     

两系法超级杂交稻粤杂122动态株型结构研究

对两系法超级杂交稻粤杂122苗期、分蘖盛期、第二次枝梗原基分化期、抽穗期、成熟期的株型结构进行调查分析表明,粤杂122与对照培杂67比较,生育前、中期具有明显的生长优势,表现秧苗素质好,植株生长迅速,出叶速度快,分蘖优势强,功能叶叶片较长且窄,叶片开张角较大、叶面积空间较大;生育后期则表现为最后3片功能叶叶片较长且窄、剑叶直立,有效穗数较多,穗数、粒数、粒重较均匀,千粒重较大等特点。认为上述形态性状可作为两系法超级杂交稻的株型结构特征,在育种和栽培实践中加以应用;粤杂122不同生育时期株型结构的性状值可作为华南两系超级杂交稻动态株型结构育种与栽培实践中,不同生育期形态性状选汰以及群体结构调控的参考指标。     

Relationship Between Grain Yield and Yield Components in Super Hybrid Rice

Chinese super hybrid rice breeding project has developed many new varieties with great yield potential.It is controversial which yield component should be emphasized in super hybrid rice production.The present study was conducted to compare super hybrid rice with common hybrid and super inbred rice and analyze contributions of yield components to grain yield of super hybrid rice under experimental conditions,and evaluate relationships between grain yield and yield components of super hybrid rice in farmer's paddy fields.Field experiments were done in Changsha,Guidong,and Nanxian,Hunan Province,China,from 2007 to 2009.Eight super hybrid varieties,one common hybrid variety,and one super inbred variety were grown in each location and year.Rice production investigation was undertaken in high-yielding (Guidong),moderate-yielding (Nanxian),and low-yielding (Ningxiang) regions of Hunan Province,China,in 2009.Grain yield and yield components were measured in both the field experiments and rice production investigation.Super hybrid rice varieties outyielded common hybrid and super inbred varieties across three locations and years.Yield potential has been increased by 11.4％ in super hybrid rice varieties compared with common and super inbred varieties.The higher yield of super hybrid varieties was attributed to improvement in panicle size.Panicles per m2 had the highest positive contribution to grain yield with the exception under yield level of 10.0 to 12.0 t ha-1,and was positively related to grain yield in farmer's field at all of the high-,moderate-,and low-yielding regions.Our study suggests that panicle per m2 ought to be emphasized in super hybrid rice production.