中国水稻遗传育种历程与展望

我国的水稻育种经历了矮化育种、杂种优势利用和绿色超级稻培育3次飞跃,其间伴随矮化育种(第一次绿色革命)、三系杂交稻培育、二系杂交稻培育、亚种间杂种优势利用、理想株型育种和绿色超级稻培育等6个重要历程。育种目标从唯产量是举到高抗、优质和高产并重,育种理念从高产优质逐步提升为“少投入,多产出,保护环境”。水稻功能基因组研究为第二次绿色革命准备了大量的有重要利用价值的基因,水稻育种正迈向设计育种的新时代。基因组选择技术和转基因技术将为培育“少打农药,少施化肥,节水抗旱,优质高产” 绿色超级稻保驾护航。本文对我国水稻遗传育种的发展历程进行了概括,指出了各种育种方法和育种技术的优缺点,系统介绍了水稻细胞质雄性不育和光温敏雄性核不育以及籼粳杂种不育的分子机制的研究进展,综述了水稻株型、穗型、粒形和养分高效利用相关的重要功能基因,阐明了产量与开花期联动的关系,凸显了我国水稻基础研究在国际上的重要地位。特别指出,近年来,我国水稻生产方式发生了或正在发生巨大变革,育种理念也要与时俱进。未来,杂交育种技术要与现代育种技术紧密结合,选育水稻品种不仅要满足市场需求,而且更要具备绿色健康的特点,同时还要适应新耕作制度和新耕作方法。     

绿色超级稻新品种选育研究进展

水稻(Oryza Sativa L.)是重要的粮食作物之一。面对农业生产与资源环境日益突出的矛盾,我国科学家提出了"绿色超级稻"的理念,并开展了卓有成效的系统研究与实践,在发掘与利用高产、优质、抗病虫、抗逆和营养高效等重要性状基因、建立全基因组育种技术平台、培育与应用绿色超级稻等方面取得了一系列的重大成果。"绿色超级稻"已经成为全球作物育种的新目标和农业可持续发展的重要举措。现概要介绍我国绿色超级稻的理论与实践的近期研究进展以及绿色超级稻选育与应用的主要成果。     

“绿色超级稻”助力亚非国家农业生产的可持续发展

水稻是亚洲人民的主要粮食作物,也逐渐成为非洲人民增长最快的食物来源。随着人口增长、土地减少以及资源环境的不断恶化,如何进一步保障稻米生产能力的可持续增长是我们面临的最大挑战。为了应对该挑战,中国科学家提出了"绿色超级稻"的概念。在中国政府和比尔及梅琳达?盖茨基金会的支持下,2008年启动了"为非洲和亚洲资源贫瘠地区培育绿色超级稻"的重大国际合作项目,项目执行10年来,绿色超级稻品种在亚非目标国家的适应性试验与示范推广成效显著,产生了良好的社会经济效益。现对绿色超级稻项目实施的改良回交育种技术、绿色超级稻在亚洲和非洲目标国家的品种试验、审定和推广情况及产生的社会经济效益等进行概述,并指出目前存在的问题及其对策。     

功能基因组与绿色超级稻培育的研究进展

水稻是主要的粮食作物,也是功能基因组研究的模式植物之一。水稻功能基因组研究取得的成果为绿色超级稻的培育奠定坚实的基础。特别是分离克隆的一大批控制水稻高产、优质、抗病虫、抗逆和营养高效等重要农艺性状的基因以及建立的全基因组选择技术等,为绿色超级稻培育提供了基因资源和技术平台。简要介绍了水稻功能基因组研究和绿色超级稻培育的近期进展。     

水稻基因组多样性及其在绿色超级稻育种中的应用

绿色超级稻育种策略是应对未来全球粮食安全问题的有效途径,水稻种质资源中丰富的遗传多样性为绿色超级稻的培育提供了坚实的遗传基础。近年来,水稻基因组研究取得了重大进展,特别是"3 000份水稻基因组计划"的完成,充分揭示了水稻种内丰富的遗传多样性,绘制了全球首个接近完整、高质量的亚洲栽培稻泛基因组图谱,为绿色超级稻的培育提供了更加完整的数据平台与理论基础。现介绍"3 000份水稻基因组计划"的最新研究进展及其对绿色超级稻育种的应用意义。     

中国水稻遗传学研究进展与分子设计育种

我国是一个农业大国,水稻是保障我国粮食安全和实现农业可持续发展的主粮作物.经过几十年的努力,我国科学家在水稻遗传学和功能基因组学领域取得了瞩目的成就,特别是在水稻复杂农艺性状基因解析方面取得了一系列重要的原创性研究成果,开创了以水稻为模式作物研究复杂性状基因调控网络的新领域.随着水稻功能基因组学的发展,我国科学家率先践行了分子设计育种理念,为培育高产、优质、抗逆、营养高效利用的"绿色超级稻"提供了有效的策略,对于确保我国粮食安全具有重要的意义.     

水稻绿色性状形成的生理基础

阐明水稻绿色性状形成的生理基础对于指导绿色超级稻品种的选育及其栽培均有重要意义。该文以"抗旱性强、水分高效、营养高效"等绿色性状为重点,从叶片生理性状、内源激素水平、根系形态生理、群体冠层特征等方面概述了水稻绿色性状形成的生理机制。叶片蒸腾效率和碳、氮代谢相关酶活性较高,激素之间平衡特别是脱落酸与乙烯比值及精胺或亚精胺与腐胺比值高,根量大、根系扎得深、根系活性强,根尖细胞中的线粒体、高尔基体等数目多,根系分泌物中苹果酸和琥珀酸浓度较高,群体冠层质量好尤其是粒叶比、糖花比和收获指数高是高产优质、抗旱性强、水分和养分高效利用等绿色性状形成的重要生理基础。今后需要深入研究各绿色性状形成的生理生化机制及其相互关系,各绿色性状协调形成的生理基础、环境适应性和栽培调控的作用及其调控原理。     

绿色广适性优质稻品种的系谱分析及育种应用研究

种业是农业现代化的芯片,培育和应用绿色广适性优质稻品种是农业供给侧改革的重要基础。目前我国南方稻区大面积推广的水稻品种呈现出鲜明的"广东特色"。自周少川、柯苇等于1998年提出水稻核心种质育种理论,本团队经过30多年的努力,已经育成了黄华占、五山丝苗和美香占2号等大面积推广的优质稻品种。该文将重点对黄华占和美香占2号及其衍生品种进行系谱分析,并对其育种价值进行探讨。     

"绿色"基因NGR5

水稻的产量主要是由分蘖数、每穗粒数和千粒重这三个产量要素决定的.既然氮肥促进农作物增产,那么,氮肥是如何影响水稻产量的三个要素呢?2020年的一项研究发现,氮肥能够促进水稻、小麦的分蘖数、每穗粒数和千粒重三个产量要素同时增加;而携带"绿色革命"基因的水稻、小麦品种的分蘖数增加得更多.由此推测,增加DELLA蛋白积累或增...     

高产早籼稻产量构成因素初析

1998年早季在广州研究了3个两系法杂交水稻组合和2个常规稻品种的产量构成因素,初步认为:两系法杂交稻新组合培矮64s/E32的产量最高,它单穗湿重和穗长亦最大,分别达5.42g和24.7cm;而常规稻品种粤香占亩有效穗数最高和谷/秆比值最大,分别达23.3万穗/亩和1.53。如果把这些性状有机地组合起来后再加上粤杂122的优质特性,这种结构模式将为华南地区水稻超高产或超级稻育种,展示了一种美好的前景。     

"绿色"基因GRF4

携带"绿色革命"基因的农作物品种在当代农作物育种中仍然占据着主导地位.它们有着半矮化的"身材"优势,但同时也有着氮素营养吸收利用效率低的劣势.那么,是否可以扬长避短,保留这些矮秆高产品种在"身材"上的优势,而通过打开它们的"胃口",提高氮素营养的吸收利用效率,以减少氮肥的供给,进而实现"少投入、多产出"、真正"绿色"的...     

26个水稻新品种（系）对白叶枯病抗性的鉴定和评价

采用菲律宾10个代表菌株和我国V型菌代表菌株在植株的分蘖初期和孕穗期人工接种,鉴定和评价近年选育的26个“绿色超级稻”品种（系）对白叶枯病的抗性。结果表明多数品种在分蘖初期和孕穗期对病菌的抗感水平相同,少数品种接种在孕穗期接种部分菌株后的病斑长度小于苗期。此外,新黄占、华201S-1 和XF10450在分蘖初期和孕穗期接种10个菌株后的病斑长度均小于5cm,具有高度的广谱抗性;其它品种对不同菌株的抗性水平不同,黄华占、旱优113、新两优3411和天优145对4-5个菌株表现抗病,旱优75、旱优715和009067对测试的10-11个菌株高度感病;其它品系对所有菌株表现中度感病或感病。 关键词：水稻品种;白叶枯病;抗性     

广东省水稻种质资源系统收集与鉴定评价

2016-2018年"第三次全国农作物种质资源普查与收集行动"广东省项目组对省内59个县(市、区)的水稻地方品种资源进行了系统调查与收集,共收集到水稻资源269份,并对其中的261份进行了鉴定评价.调查发现,收集到的水稻地方品种资源基本遍布整个广东地区,在珠三角周边的深圳市、东莞市、中山市和珠海市等4个地级市未收集到水...     

水稻国外引种的探讨和建议

自1949年以来,中国共引进国外普通栽培稻品种(系)23890份和野生稻种质资源2201份,这些资源中许多已被直接或间接用于生产或育种.其中,年种植面积超过6.67万公顷的品种23个,年种植面积0.667～6.67万公顷的品种75个;直接利用于杂交水稻的国外恢复系或利用国外强恢复源培育的恢复系,已占我国恢复系总数的95.7%;众多国外品种成为我国高产、优质和多抗育种的骨干亲本.因此,加强国外水稻资源的引入、评价和利用,对于丰富我国稻种资源宝库和增加遗传多样性意义重大,也是应对各国激烈争夺生物资源的战略决策.本文根据水稻国外引种出现的新情况,重点阐述了我国的引种规律、引种地区和强化引种的建议.     

长江三角洲主要超级稻CH4排放特征及其与植株生长特性的关系

采用盆栽试验研究了长江三角洲14个主要超级稻品种(6个粳型超级稻和8个籼型杂交超级稻)CH₄排放特征及其与植株生长特性之间的关系.结果表明: 粳型和籼型超级稻全生育期CH₄排放均呈双峰模式,排放峰值分别出现在分蘖盛期和孕穗期.粳型超级稻的平均CH₄排放总量比籼型超级稻高37.6%(P<0.01),品种间排放差异主要出现在生长后期.虽然两种类型超级稻的CH₄排放总量均与最大叶面积呈显著正相关,但CH₄排放与其他生长特性的关系因品种类型而异.在株高上,粳型超级稻CH₄排放总量与株高呈显著正相关,而籼型超级稻的相关不显著.在生产力上,籼型超级稻CH₄排放总量与其总生物量、籽粒产量和收获指数呈显著负相关,而粳型超级稻的相关不显著.籼型超级稻CH₄排放量低主要是由于其根系生物量显著高于粳型超级稻.     

长江三角洲主要超级稻CH4排放特征及其与植株生长特性的关系

采用盆栽试验研究了长江三角洲14个主要超级稻品种(6个粳型超级稻和8个籼型杂交超级稻)CH₄排放特征及其与植株生长特性之间的关系.结果表明: 粳型和籼型超级稻全生育期CH₄排放均呈双峰模式,排放峰值分别出现在分蘖盛期和孕穗期.粳型超级稻的平均CH₄排放总量比籼型超级稻高37.6%(P<0.01),品种间排放差异主要出现在生长后期.虽然两种类型超级稻的CH₄排放总量均与最大叶面积呈显著正相关,但CH₄排放与其他生长特性的关系因品种类型而异.在株高上,粳型超级稻CH₄排放总量与株高呈显著正相关,而籼型超级稻的相关不显著.在生产力上,籼型超级稻CH₄排放总量与其总生物量、籽粒产量和收获指数呈显著负相关,而粳型超级稻的相关不显著.籼型超级稻CH₄排放量低主要是由于其根系生物量显著高于粳型超级稻.     

淮北不同地力水平麦茬田上施氮量对超级稻产量形成的影响

以江苏淮北稻区稻麦两熟的单季稻为对象,研究了不同地力上的施氮量对超级稻产量及物质生产的影响,为不同地力土壤合理施氮肥提供依据.以该区有代表性的超级稻中熟中粳徐稻3号为供试材料,研究了麦茬田高、中、低3种地力水平上不同施氮量对水稻产量及其构成因素、以及对水稻群体质量的影响.结果表明:施氮量与水稻产量之间呈极显著的二次曲线关系(r高=0.959**,r中=0.971**,r低=0.981**),且高地力土壤水稻产量显著高于中地力土壤,中地力土壤的水稻产量显著高于低地力土壤;不同地力水平上的最高产处理在各个生育期都有相对应较好的群体质量,包括适宜的叶面积指数、合理的茎蘖动态、较高的群体颖花量及花后干物质的积累;在不同地力水平上出现的最高产量,其对应的适宜施氮量分别为260.3、290.7、345.8 kg·hm-2.可为该区不同地力下超级稻制定高产适宜施氮量提供依据,3种施氮量在该稻区不同地力示范后分别获得高产,达到了节氮的效果.     

转C4光合固碳相关基因水稻的研究进展

近10年来, 转C4光合固碳相关基因水稻的研究取得了长足进展, 已受到国内外科学界的广泛关注。本文简要介绍并评述了有关方面的研究进展, 包括水稻的C4光合固碳基因工程、转C4固碳相关基因水稻光合和光氧化的生理特性及转C4光合固碳相关基因水稻的生理育种3个方面; 提出以常规育种和生物技术相结合, 开展转C4光合固碳相关基因水稻的生理育种, 是培育优质、高产超级稻的有效途径。     

转C4光合固碳相关基因水稻的研究进展

近10年来,转C4光合固碳相关基因水稻的研究取得了长足进展,已受到国内外科学界的广泛关注。本文简要介绍并评述了有关方面的研究进展,包括水稻的C4光合固碳基因工程、转C4固碳相关基因水稻光合和光氧化的生理特性及转C4光合固碳相关基因水稻的生理育种3个方面：提出以常规育种和生物技术相结合,开展转C4光合固碳相关基因水稻的生理育种,是培育优质、高产超级稻的有效途径。     

水稻绿色高产栽培技术研究进展

当前中国水稻生产面临作物高产优质、资源高效、环境安全等多方面的挑战,生产方式逐步转变为规模化、机械化和轻简化,生产目标由单一的高产转型为"高产、优质、高效、生态、安全"。现简要总结中国水稻栽培技术的变革历程,由最初高产栽培经验的理论总结到现在的高产高效栽培技术体系;阐述绿色高产栽培的内涵,未来水稻栽培需因地制宜地开展模式创新;并介绍三种绿色高效栽培模式(再生稻、双季稻双直播和双水双绿模式)的研究进展。