超级杂交稻育种三步法设想与实践.doc

超级杂交稻育种三步法设想与实践 粮食安全是世界各国政府十分关注和急需解决的首要问题。中国是一个拥有13亿人口的农业大国和发展中国家，粮食安全始终是中国的重大战略问题。满足广大城乡居民粮食消费的需求，始终是关系国计民生、经济与社会发展、政治稳定的头等大事，是我国经济和社会全面、和谐、可持续发展的基础。 水稻作为我国种植面积最大的粮食作物，对于我国粮食安全问题起到了举足轻重的作用。但是，由于耕地面积持续减少和总体水资源严重不足，目前我国水稻种植面积已呈不可逆的逐年递减态势。因此，培育和推广广适性的趟级杂交稻新组合，大幅度提高单位面积产量，已成为增加水稻总产的唯一途径，也是从根本上解决我国粮食供求矛盾，保障国家粮食安全和维护社会长治久安的重要出路。 1??超高产水稻育种历史回顾 国内外对水稻超高产育种研究给予了高度重视。早在1981年，日本就提出水稻超高产育种设想，并制定了“超高产水稻的开发及栽培技术确立”这一大型国家攻关研究项目，即“逆753计划”。该计划旨在通过选育产量潜力高的水稻新品种，再辅之以相应的栽培技术措施，实现中低产地区水稻糙米产量达到7500～9800 kg/hm2，高产地区达到10000 kg/hm2 以上，15年内单产比对照品种增产50％的超高产目标。在随后的8年时间内，育成了明之星、秋力等5个水稻品种，其小面积产量已接近10000 kg/hm2，但因这些品种大多在抗寒性、品质和结实率方面存在问题，而未大面积推广。国际水稻研究所也于1989年提出了培育“超级稻”(后又改称“新株型”)的育种计划，其目标是到2005年育成单产潜力较当时推广品种提高20％～30％，产量潜力达13000～15000 kg/hm2 的超级稻新品种。育成的部分新品系大多具有少蘖、大穗、壮秆、直立叶、库大粒多、产量潜力高的特点，但仍存在籽粒不饱满、结实率低、生物产量不足、主要病虫害抗性较差等明显缺陷。 中国超级稻育种计划于1996年正式启动，其相对产量指标是比当时对照品种增产15％以上，2000年较大面积稳定实现单产9.0～10.5 t/hm2，到2005年单产达12 t/hm2。袁隆平院士提出超高产水稻的产量指标，应随时代、生态地区和种植季别而异，在育种计划中以单位面积的日产量作指标比较合理，建议在“九五”到“十五”期间我国超高产杂交水稻的育种指标是：每1 hm2 稻谷日产量为100 kg，米质要求达到部颁二级以上优质米标准，并且抗两种以上主要病虫害。经过众多水稻育种家和研究人员的协作攻关，迄今已育成以“两优培九”和“协优9308”为代表的超级稻20多个，在较大面积上单产水平超过10.5 t/hm2，比大面积当家杂交稻增产15％。这些杂交稻组合被誉为“超级杂交稻”，标志着我国超级稻育种已基本获得成功。 与水稻超高产育种实践相呼应。中国水稻育种家对水稻超高产育种理论和技术路线进行了卓有成效的探索。其中，最具代表性的有袁隆平院士提出的“形态改良与提高杂种优势水平相结合，辅之以利用野生稻有利基因”的超高产杂交育种模式，杨守仁教授提出的北方粳稻“直立大穗”模式、黄耀祥院士提出的南方籼稻“半矮秆早生快长”模式、周开达院士提出的“重穗型”模式和程式华研究员提出的“后期功能型”模式等。这些育种模式对于我国杂交水稻超高产育种曾经或正在发挥重要的指导作用。 2??超高产水稻育种面临的困难及存在的主要问题 自1996年启动“中国超级稻”计划以来，我国超级稻育种在短短10年间取得了世人瞩目的成就。然而，我们也应该清醒地认识到，当前超级稻品种资源仍然匮乏，尤其是缺少适合于南方稻区作双季早稻种植的超级稻品种；此外，目前主推的某些超级杂交稻组合由于自身遗传不协调导致结实率低、产量稳定性差和适应性不广。这些问题严重制约了超级稻品种大面积推广种植。 另一方面，已有的超高产水稻育种模式，虽对我国杂交水稻高产育种和超级杂交稻的培育发挥了重要的指导作用，但随着育成水稻品种产量的逐步提高和育种研究的不断深入，这些理论还有待进一步完善与充实。当前的育种理论主要不足之处有三：其一是所有理论大多是基于杂种 F1 的株叶形态特性提出的一种育种模式，对于杂交稻亲本的选择认识不足，导致育种水平难以提高；其二是当前的育种理论只强调水稻的单一性状模式，忽视了水稻生长的整体协调性；第三，育种家们关注的仅是超级稻自身，对于育成的超级稻能否具有商业价值，能否安全高效生产亲本及杂交种子重视不够。 3??超级杂交稻研究的战略设想 笔者根据近年在水稻新两用核不育系、恢复系及超级杂交稻组合选育方面的经验，提出超级杂交稻研究的三步战略设想。 3.1??第一步：超级亲本选育 3.1.1??超级亲本概念的提出 自1908年 Shull 首次提出“杂种优势”术语以来，对于杂种优势产生原因的解