分类：论文范文 发表时间：2019-10-21 10:00
摘 要：生物技术的发展极大地提升了我国水稻育种技术水平。本文综述了近5年我国水稻育种的进展，并对国内外水稻育种技术进行了比较，同时根据水稻育种科技发展趋势，提出了提升我国新一代水稻育种技术，为培育综合性状优良的水稻重大品种提供参考。
关键词：水稻;育种进展;对策
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近年来，水稻育种技术及功能基因组研究的快速发展，为我国水稻遗传育种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。水稻育种的创新发展极大地提升了我国在水稻育种领域的国际领先地位，确保了我国的口粮安全，育种目标也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”，为我国社会、经济的发展作出了巨大贡献。
1 我国水稻育种的现状与进展
1.1 水稻品种数量井喷、品质提升
2014 年后，国家先后启用了品种审定的绿色通道和联合体试验渠道，品种试验的方式更加多元化，参试品种的数量因此迅速增加[1]。 2016年通过国家或省级审定的水稻品种数为551个，2017年为676个，2018年达943个，是2017年审定品种数的1.40倍，其中，籼稻品种数增加77.3%，杂交稻品种数增加71.8%，两系杂交水稻比重已占审定杂交水稻新品种数的44.8%。通过审定品种的品质性状得以改善，2018年268个国审品种中，优质稻占比为50.0%，地方审定品种中优质稻占比为34.6%;在抗性方面，国审品种中抗稻瘟病品种的比例相对较高，有38个，占比为14.2%;抗白叶枯病品种为8个，抗褐飞虱品种为2个;地方审定水稻品种中有255个品种具有抗稻瘟病特性，占比37.8%，另有抗白叶枯病品种71个，抗稻曲病品种57个，抗纹枯病品种76个，抗条纹叶枯病品种43个[2]。
1.2 籼粳杂交稻实现区域性突破
近年来，籼粳亚种间杂种优势利用在长江中下游稻区尤其是杭嘉湖地区发展迅速。采用“籼中掺粳”和“粳中掺籼”的策略，浙江省宁波市农业科学院和中国水稻研究所等单位利用粳型不育系与籼粳中间型恢复系配组，选育出“甬优”“春优”“浙优”和“嘉优中科”等籼粳亚种间杂交稻[3-7]，在南方稻区显示出了良好的发展势头，截至2018年，先后有38个组合通过国家审定，其中8个组合被冠名超级稻，代表性品种甬优12累计推广面积27.7万hm2。籼粳杂种一代具有营养生长旺盛、生物学产量高、茎秆粗壮、抗倒性强、绝对产量高、增产潜力大等特点[8]。
1.3 基因组编辑技术改良水稻获得进展
基因组编辑技术是指可以在基因组水平上对DNA序列进行定点改造的遗传操作技术，其在水稻遗传改良方面具有重大的应用价值。LI等[19-22]利用CRISPR/Cas9技术对水稻产量负调控基因进行定点修饰，获得水稻的每穗实粒数或着粒密度、粒长明显增加的材料;MA等[23]利用CRISPR/Cas9技术靶向突变直链淀粉合成酶基因OsWaxy，突变体直链淀粉含量从14.6%下降至2.6%，由此获得了糯性品质;WANG等[24]以稻瘟病感病品种空育131为材料，利用CRISPR/Cas9技术靶向敲除OsERF922，获得的T2纯合突变系在苗期和分蘖期对稻瘟病菌的抗性相比野生型都有显著提高。SHIMATANI等[25]通过基于CRISPR/Cas9的Target-AID方法，将水稻ALS编码区的第96位丙氨基酸突变成缬氨酸，获得了抗磺酰脲类除草剂的水稻突变体。LI等[26]利用CRISPR/Cas9技术靶向编辑粳稻品种空育131内源基因csa(Carbon Starved Anther)，获得了粳型光敏核雄性不育系。ZHOU等[27]利用CRISPR/Cas9技术对水稻温敏核雄性不育基因TMS5进行特异性编辑，创制了一批温敏核雄性不育系。2019年，WANG 和KHANDAY几乎同时在杂交稻中建立无融合生殖体系，通过无融合生殖固定杂交种基因型，得到杂交稻的克隆种子，彻底颠覆了传统育种及种子生产程序，抢占了世界农业科学特别是未来育种模式的战略制高点[28-29]。
2 水稻育种科技发展的国内外比较
国内杂交水稻育种技术尤其是三系、两系法杂交稻育种技术领先于国外，杂交稻推广面积大。目前，亚洲、非洲和美洲等地已经有40多个国家引种、研究和推广杂交水稻，杂交水稻国外推广面积超过了350万hm2，其中印度约200万hm2，越南约67万hm2，美国约54万hm2，菲律宾约34万hm2。从杂交水稻种植面积占比情况来看，中国和美国的占比为50%，印尼的占比为7%，东盟和南美洲的占比为4%。
对水稻来说，高产往往带来品质差、抗病虫害能力低的问题，这一状况成为我国稻米行业竞争力提高的瓶颈。在品质育种方面，国内往往注重于产量、品质、抗性、适应性“四性”的综合协调，而发达国家更加注重于水稻的理化品质和食味品质。在功能性稻米的研究及其产业化方面，我国刚起步，而发达国家走在了前面。如日本针对特定疾病人群，开发了低球蛋白米、花粉症减敏稻米、糖尿病改善米、血清胆固醇减缓米、气喘减敏米、阿兹海默疫苗米、辅酶Q10强化米、矿物质强化米、高氨基酸米、高维生素米等[30];印度培育出了适合糖尿病患者食用的水稻品种ISM的改良变种，该变种除了具有高产、抗白叶枯病等优良性状外，其血糖生成指数(GI)仅为50.99[31]。
3 我国水稻育种科技发展趋势与对策
3.1 我国水稻遗传育种发展趋势
3.1.1 高产依然是未来水稻育种的主攻方向
据预测分析，2020年我国的总人口数将由目前的13.40亿增加到14.28亿，未来20年人口年均增长速度平均维持在0.50%左右，即每年净增人口数超过500万[32]。按照2010年人均消费146.12 kg稻谷的标准来计算，每年需要新增73万t的稻谷。与之相反的是，我国水稻播种面积已从1978年的0.34亿hm2降至2018年的0.30亿hm2，年均下降率为0.28%。为了满足日益增长的人口对粮食的需要，在维持总播种面积不变的条件下，提高单产仍将是未来一段时期内我国水稻育种的主攻方向。
3.1.2 育种材料创制将成为水稻育种的突破点
根据此前已有报道[33]，除了新兴的籼粳杂交稻的杂合度可以达到37.00%以外，我国当前的杂交稻组合的平均杂合度只有21.83%，且呈逐年下降趋势;当前水稻品种依然存在资源消耗型品种多、资源节约型品种少，高产感病品种多、稳产抗病品种少等结构性矛盾，水稻生产对水、肥、药等资源消耗品投入依赖性依然很突出，有重大突破的高产优质绿色及适宜机械化、轻简化的新品种有待研发;培育满足特殊人群需要的水稻品种有待重视，如富硒水稻品种、适合糖尿病患者食用的高抗性淀粉品种等。
3.1.3 育种技术仍需提升
基础研究与应用研究的结合仍需加强。一方面要利用基因组育种技术和基因编辑技术，加快水稻功能基因组研究成果向育种应用的转化，另一方面要重视发掘新的重要基因，为设计育种提供元件，应用生物技术手段，开发不育系新质源，引入优良的外源基因改造现有的不育系和恢复系，利用组学技术、信息技术、生物技术等现代科学技术，加速水稻育种的精准化、数据化、智能化变革与发展，以及探索利用无融合生殖特性固定杂种优势的方法来破解新时期水稻育种材料的创制难题[34]，使育种技术获得革命性、颠覆性的突破。
3.2 我国水稻育种发展的对策
3.2.1 提升新一代水稻育种技术
针对新时期水稻产业发展战略需求，强化水稻遗传育种的基础研究，创新全基因组选择、基因编辑、诱发突变、杂种优势利用等育种技术，以基因敲除、删除、单碱基编辑、大片段DNA重组突变为抓手，创新和优化水稻基因编辑技术;以基因叠加为突破口，完善多性状复合的转基因技术;通过生物技术、信息技术和人工智能技术的交叉融合，以全基因组选择为主线，完善水稻分子设计育种和智能设计育种，推动水稻育种逐渐向高效、精准、定向方向转变，加速作物超级新品种培育进程;应用基因定点加工技术，实现无融合生殖途径的杂种优势快速固定，大幅度提高育种效率，为未来颠覆性作物育种提供技术支撑。
3.2.2 培育综合性状优良的重大品种
围绕保障国家粮食安全、生态安全和促进农业高质量发展的战略需求，利用基因组学、遗传学等方法，系统开展变异组学研究，解析水稻种质资源形成与演化规律，规模化发掘有利用价值的等位基因;克隆优质、高产、抗病虫、抗逆、养分高效利用等重要性状新基因，阐明重要农艺性状形成的遗传基础，解析遗传调控网络;创制高产、优质、抗病、氮磷营养利用率显著提高、节水抗旱性明显增强的水稻育种新材料，培育米质优良、抗逆性强、氮磷钾等养分高效利用、重金属低吸收积累、产量高、适应性广、适于机械化生产的绿色超级稻新品种，提升以市场为导向并具有前瞻性的种业科技自主创新和水稻生产能力，破解水稻产业供给侧结构性矛盾，推动我国水稻生产提质增效。
参考文献
[1]石学彬，刘康. 我国农作物品种审定制度变革与现代种业发展刍议[J]. 农业科技管理，2018(3)：62-65.
[2]吕凤，杨帆，范滔，等. 1977—2018 年水稻品种审定数据分析[J]. 中国种业，2019(2)：29-40.
[3]马荣荣，许德海，王晓燕，等. 籼粳亚种间杂交稻甬优6号超高产株形特征与竞争优势分析[J]. 中国水稻科学，2007，21(3)：281-286.
[4]王林友，王建军，张礼霞，等. 杂交稻浙优18特征特性及栽培技术[J]. 浙江农业科学，2013(4)：364-366.
[5]吴明国，林建荣，宋昕蔚，等. 籼粳亚种间杂交水稻新组合春优 84 的选育[J]. 杂交水稻，2014，29(2)：19-21.
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