超级稻育种技术和途径的探讨

回顾了超级稻发展的历程,由于育种技术和栽培方法不断开拓创新,中国水稻最高单产屡屡突破世界纪录,超级稻育种技术居世界领先水平。在综观国内外超级稻育种研究现状的基础上,综述了水稻产量的理论极限及超级稻育种技术,并提出了对今后超级稻育种的看法。     

中国超级稻遗传基础与资源创新

大力发展超级稻是确保中国粮食安全生产的一条重要途径。在回顾国内外超级稻育种发展历史的基础上,综述了近年来中国超级稻在育种理论、遗传基础、种质及技术创新中取得的进展,并讨论了中国超级稻育种今后的发展对策,认为继续完善与发展超级稻育种理论,并将常规育种方法与分子育种技术相结合,是今后超级稻超高产育种的关键。     

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。     

吉林省超级稻育种研究与实践

总结吉林省超级稻育种3个发展阶段,即高产育种目标及技术的困惑——超级稻研究起步阶段、超级稻育种研究阶段、超级稻品种普及与育种技术发展阶段的研究进展、取得的成绩以及经验、教训.在杨守仁理想株型与优势利用相结合理论指导下,以株型改良为契入点,提出吉林省优质超级稻育种目标,旨在为吉林省超级稻突破12000kg·hm-2新品种选育提供新的技术路线.     

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。     

沿黄地区超级稻育种与种子产业化

河南省沿黄地区是我国优质米产区之一,以"原阳大米"为代表的沿黄优质大米誉满全国。近几年来,随着育种基础材料研究的深入和育种技术的创新,河南省水稻育种工作取得了明显进展。我们就我国及沿黄地区超级稻育种概况展开论述,并详细阐述了河南省首个超级稻的选育经过及推广力度,提出了沿黄优质稻米产业科学、健康、快速发展的技术关键。     

对黑龙江垦区超级稻研究的思考

超级稻育种是中国自主创新的重大技术,综述了超级稻的定义、名称来源及其研究过程;中国超级稻的研究现状,并就黑龙江垦区超级稻研究提出了几点思考,即培育超级稻新品种、发掘现有品种增产潜力、深入研究寒地水稻增产潜力机理和良种良法配套等。     

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.     

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     

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.     

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。     

从龙粳21的选育看黑龙江省超级稻育种

龙粳21是黑龙江省农业科学院佳木斯水稻研究所应用花培技术选育的超级稻品种,熟期适中,米质优,秆强抗倒,综合抗性好,适合机械化收割,种植面积迅速扩大。从龙粳21的选育,总结分析了黑龙江省的超级稻育种特点,提出今后黑龙江省超级稻育种应在保持多样性的基础上,重点选育适合水稻主栽区的早熟超级稻品种,并加强抗病和抗倒伏等抗逆性的选择、注重优质性,特别是整精米率的提高。     

超级稻生态育种及超高产栽培特征与途径的研究进展

超级稻是目前作物生产领域的研究热点。围绕超级稻,回顾了超级稻育种的发展,并重点介绍了几种典型生态稻区株型模式,进而分析了超级稻的一些栽培特征,最后展望了超级稻的未来和发展方向。超级稻穗大粒多、叶片直挺、株型紧凑、茎秆粗壮、根系健壮,抽穗后干物质生产积累优势明显,超级稻栽培根本途径在于“强支撑、扩库容、促充实”。     

水稻核心种质育种体系的构建

回顾中国超高产水稻育种概况,将中国的超级稻育种分为超高产水稻育种和超级稻育种两个阶段。构建水稻核心种质育种体系,从理论体系和育种材料体系两个方面进行论证。水稻核心种质育种体系是水稻育种理论与实践结合的产物,水稻核心种质是指具有某些优良性状的育种材料中,控制某些优良性状的特殊基因群体或基因系统,在品种改良过程中,它能够沿着育种目标置换和扩充基因群体,直至全面符合育种目标。建设水稻核心种质育种平台(产量性状育种研究部分),从水稻核心种质的遗传演变和理想遗传模型研究、影响产量基因的分子育种、栽培稻和野生稻高产基因的发掘、根系生物学育种研究4个方面展开遗传育种探索。     

Breeding strategies for increasing yield potential in super hybrid rice

Super hybrid rice breeding is a new breeding method combining semi-dwarf breeding and heterosis breeding using germplasm and gene-environment interactions. This paper reviews the breeding strategies of super hybrid rice breeding in China, focusing on the utilization of heterosis of indica and japonica subspecies, construction of ideal plant architecture and pyramiding of disease resistant genes in restorer lines. To develop super hybrid rice, considerable effort should be made to explore genes related with high yield, good quality, resistance to pests and diseases, tolerance to stresses. Molecular breeding methods in combination with crossing techniques should be adopted in super hybrid rice breeding.     

Yield potential and nitrogen use efficiency of China's super rice

In 1996, a mega project that aimed to develop rice varieties with super-high yield potential(super rice) was launched by the Ministry of Agriculture(MOA) in China using a combination of the ideotype approach and intersubspecific heterosis. Significant progress has been made in the last two decades, with a large number of super rice varieties being approved by the MOA and the national average grain yield being increased from 6.21 t ha~(-1) in 1996 to 6.89 t ha~(-1) in 2015. The increase in yield potential of super rice was mainly due to the larger sink size which resulted from larger panicles. Moreover, higher photosynthetic capacity and improved root physiological traits before heading contributed to the increase in sink size. However, the poor grain filling of the later-flowering inferior spikelets and the quickly decreased root activity of super rice during grain filling period restrict the achievement of high yield potential of super rice. Furthermore, it is widely accepted that the high yield potential of super rice requires a large amount of N fertilizer input, which has resulted in an increase in N consumption and a decrease in nitrogen use efficiency(NUE), although it remains unclear whether super rice per se is responsible for the latter. In the present paper, we review the history and success of China's Super Rice Breeding Program, summarize the advances in agronomic and physiological mechanisms underlying the high yield potential of super rice, and examine NUE differences between super rice and ordinary rice varieties. We also provide a brief introduction to the Green Super Rice Project, which aims to diversify breeding targets beyond yield improvement alone to address global concerns around resource use and environmental change. It is hoped that this review will facilitate further improvement of rice production into the future.     

我国农业高等院校农经本科人才 培养的非农化与对策

20 世纪90 年代以来,尤其是高校扩大招生规模以后,我国农业高等院校农经本科人才培养呈现出明显 的非农化趋势,表现为学院更名、招生规模、专业设置、课程设置、教学内容和毕业生就业等方面。非农化不利于农经 本科人才的培养,也不利于农经学科自身的发展。因此,有必要从课程设置、教材建设、实践教学等方面入手,以强化 农经专业“农”的特色。