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.     

多穗广适型超级稻新品种桂农占的选育

桂农占是2006年农业部确认的籼型超级常规稻品种,米质达国标二级米标准,中抗稻瘟病和白叶枯,是我国第1个两省区试增产幅度都超11%的籼犁超级稻品种;广适型超级稻品种"桂农占"的育成使我国超级晚稻的育种取得突破性的进展,被称为"我周超级晚稻育种取得突破的先锋品种",2005年以来一直被选为广东省农业主导品种,2005-2008年广东省累汁推广面积已超12 7万hm2,推广面积止呈迅速扩大的趋势.     

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,     

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。     

2019年度广东省科技进步一等奖 华南优质常规超级稻新品种培育与应用

正本项目团队作为"中国超级稻育种研究"计划发起成员之一,在黄耀祥院士开创的水稻生态育种体系取得显著成效基础上,通过20多年对超级稻株型构建、种质创新利用、品种培育及高产机理等方面的系统研究,成功解决了超级稻品种高产不稳产、高产不优质的技术难题,在优质常规超级稻新品种培育与应用方面取得了重大突破,整体达同类研究国际领先水平。     

中国超级稻育种研究进展与前景

对30年来中国超级稻育种研究进展与前景进行了综合评述,认为在“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,中国在常规超级稻育种和超级杂交稻育种都取得了重大突破,成功地创造出一批新株型优异种质,培育出105个通过农业部认定的超级稻新品种和新组合.在大力推广超级稻品种的同时,高度重视配套栽培技术集成与示范推广,努力构建产学研紧密衔接的超级稻技术创新与示范推广机制.通过选育和推广优质、高产、广适、抗逆的超级稻,中国再次实现了水稻单产水平的新突破,综合生产能力继株型改良和杂交稻育种之后有了进一步提高,为中国稻作科学的发展和粮食安全作出了突出贡献.     

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。     

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。     

优质超级粳稻新品种沈农9816选育及应用

<正>继2002年"籼粳稻杂交新株型创造与超高产育种研究"获得国家科技进步二等奖后,课题组先后又承担了国家"863"计划项目、农业部超级稻育种重大专项项目等研究任务,继续围绕超级稻的优质化育种技术、新品种选育和配套生产技术集成开展深入研究。经过10年的努力,取得的科技创新成果为:(1)首创了"以优质籼稻做母本,高产粳稻做轮回父本,通过多次回交和定向选择减少粳稻遗传背景中影响米质的不利籼型遗传累赘,实现超高产与优质相结合"的超级稻优质化育种方法和选择指标体系,实现了北方粳型超级稻育种技术     

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。     

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。     

水稻超高产育种研究进展及存在问题

自20世纪60-70年代推行矮化育种和杂交水稻选育与推广以来,我国水稻单产水平有了大幅提高。为了增强单位面积土地的产出效能,80年代日本人率先提出水稻超高产育种的概念。我国水稻超高产育种始于90年代中期,并取得了一定的成果。目前超高产水稻育种已经成为稻作科学研究的一个热点。文章综述了水稻超高产育种的理论和方法研究进展:(1)新株型育种理论;(2)理想株型与杂种优势利用相结合是超高产育种的一大方向;(3)籼粳亚种间杂交是超高产育种的主要技术路线;(4)利用野生稻有利基因选育超高产组合。并指出当前水稻超高产育种存在的一些问题:(1)超高产和优质的统一问题;(2)不能实现传统育种方法与现代生物技术的有机结合;(3)超高产与抗性的统一问题。     

华南超级稻育种及示范推广

经多年研究攻关,在“早长、根深”超级稻株型模式的基础上,研究提出“华南广适应型优质超级稻株型”模式,先后育成桂农占、玉香油占、金超1号和丰美占等一批达标的优质超级稻新品种。介绍了国家超级稻示范推广计划及其在广东的实施情况,分析了广东省超级稻的发展前景及有待解决的问题。     

部标一级优质稻双黄占的育成及创新 ——水稻核心种质育种实例

以黄华占、黄广油占、黄广华占 1 号等优质稻核心种质衍生系统为主体,在核心种质育种理论指导 下,依据核心种质理想株型模式筛选高产抗倒伏材料,应用分子标记辅助选择和病区鉴定相结合筛选稻瘟病抗 性基因,利用近红外光谱技术筛选中低直链淀粉材料,采用感官品尝结合米饭食味计分鉴定选择优异食味品质 材料。将传统系谱法、生物技术和先进仪器设备有机综合运用,选育出部标一级优质稻双黄占通过了 2021 年广 东省农作物品种审定,实现了高产、稳产、优质、抗病和耐寒等优良基因的有效累加聚合。 双黄占在不同年度 和不同区域试验中表现株型理想,丰产性好,适应性广,稻瘟病抗性好,耐寒性强,米质达部标一级,米饭食 味佳,稻米食味品质优异。区域试验结果表明双黄占是一个综合性状十分优良的广适性优质常规稻品种,在南 方稻区具有广阔应用前景和巨大推广价值。双黄占主要选育创新有稻瘟病鉴定方法创新,稻米食味品质鉴定方 法创新,理想株型选择方法创新。探讨了双黄占品种进一步改良的策略。     

合江19号效应及其系谱分析

合江19号集早熟、优质、丰产、抗病性强、适应性广诸多优良性状于一体,30年久种不衰,成为我国北方稻区乃至世界同类稻区推广面积最大,主栽时间最长,经济效益最大的水稻品种。运用系谱分析的方法对合江19号进行了深入的系谱分析,明确了亲缘关系和遗传基础,并对合江19号效应产生的原因和启示进行了探讨。指出要充分认识寒地水稻育种的难度,明确新品种的选育方向,立足于当地主栽品种的改良,利用适合当地生态条件的主栽品种做为核心种质,适当添加新的基因源。对后代材料要多年度、多区点进行耐寒性、抗病性、丰产性和适应性等鉴定,良种与良法相结合,以使育成品种具有更广泛的适应性。     

我国超级杂交稻育种研究进展及展望

回顾了国内外超级稻育种历史,介绍了我国超级稻育种研究进展,指出我国超级稻育种在籼粳亚种优势利用及株型育种中取得了重大突破,超级稻在我国已处于大面积推广阶段。针对我国超级稻品种（组合）普遍存在适应性不广、结实率偏低、抗性及米质较差、双季超级稻品种（组合）较少及育种理论和技术还有待完善等问题,提出未来超级稻育种的策略。     

Advances and prospects of super rice breeding in China

Super rice breeding in China has been very successful over the past 3 decades, and the Chinese government has made great efforts to support breeding and cultivation of both conventional and hybrid super rice. In this review, we focus on the progress in and potential of super rice breeding. After the establishment of the breeding theory and strategy of "generating an ideotype with strong heterosis through inter-subspecies hybridization, by using gene pyramiding to combine elite traits through composite-crossing to breed super rice varieties with both ideotype and strong hybrid vigor", a series of major breakthroughs have been achieved in both conventional and super hybrid rice breeding. A number of new genetic materials with ideotype have been created successfully, and the Ministry of Agriculture of China has approved 156 novel super rice varieties and combinations for commercialization. During the Developing the Super Rice Varieties Program, great attention has also been paid to the integration and demonstration of the rice production technology. Collaboration between industry and university researchers has led to technological innovations and initiation of a demonstration system for super hybrid rice. With widespread cultivation of super rice with higher quality and yield, as well as resistance or tolerance to abiotic or biotic stresses, the yield of rice production per unit has reached a new level. In addition to increased quality and yield, hybrid rice breeding has also led to improvements in many other agronomic traits, such as resistance to pests and diseases, resistance to lodging, and optimized light distribution in population. Achievements in super rice breeding and innovation in rice production have made major contributions to the progress in rice sciences and worldwide food security.     

中国北方粳型超级稻研究进展

1996年农业部正式启动中国水稻超高产育种即超级稻研究项目,20年来中国超级稻研究后来居上,无论超高产遗传生理基础研究还是超级稻育种实践,无论南方超级杂交籼稻还是北方超级常规粳稻,总体上都处于国际领先水平,为探索进一步提高生产潜力和将其转化为现实生产力提供了科学依据和技术储备,为中国稻作科学保持国际先进水平作出了突出贡献。文章从超级稻兴起、技术路线确立、新品种选育与示范推广、生理与遗传基础研究等方面综合评述了中国北方粳型超级稻研究进展。在此基础上讨论了北方粳型超级稻相关生理与遗传问题：近年来北方粳稻继续保持较高产量水平和加工品质,同时以垩白性状为代表的外观品质有明显提高,至少在9 t·hm^-2之前产量与主要品质性状的矛盾并不突出,产量和品质可以在更高水平上达成新的平衡;分析北方粳稻区域试验结果表明,通过延长生育期提高产量是不足取的,通过增加株高提高产量也是行不通的,提高稻瘟病抗性是北方粳稻的重要育种目标;北方粳稻着粒密度普遍较高,但是对产量构成因素和主要品质性状的负面影响相对较小,可以认为经过育种家的不懈努力,北方粳稻着粒密度处于比较合适范围;籽粒长宽比是决定籼粳稻碾磨品质的主要因素,而对外观品质亚种间差异影响较小,近年来中国籼稻碾磨品质有明显改善,籼粳稻差异幅度有所降低,籼粳稻外观品质均有明显改善,但是籼粳稻差异依旧。建议：在全面总结20年来中国超级稻研究成果与经验基础上,明确今后超级稻研究的方向与目标,改设立阶段性产量目标分期攻关为按生态区长期稳定支持,改小面积产量验收评价指标为考核大面积均衡增产。根据北方粳稻生态、生产和品种特性,有针对性地开展育种基础理论和关键技术研究,如籼粳血缘与产量和品质关系的遗传和生理生态机制,从分子、细胞、组织、器官、个体、群体水平全面评价直立穗型基因EP1功能,有效改良籼粳稻杂交育成直立大穗型品种品质特别是食味品质,充分利用分子生物学相关理论、技术研究成果,在抗稻瘟病、抗冷性和耐盐碱种质创新及育种应用上有所突破。     

再论水稻超高产育种的理论和方法

对水稻超高产育种的理论和方法进行了综合讨论，认为水稻超高产育种是一项极其复杂的系统的工程式。不论株型性状还是优势性状，都有“过犹不及”和“一分为二”的两重性。只有使理想株型与优势利用相结合，才能培育出超高产品种。