高产水稻再高产

5　高产水稻再高产——“超级稻”育种

在解决世界粮食危机的大进军中，尽管“三系”杂交水稻在中国取得了巨大的成功，但在本世纪内得到普及推广并完成增产粮食的历史任务后，新的增产潜力将很有限。未来的增产任务必须靠新的良种来完成。1996年，袁隆平提出，今后杂交水稻的育种技术要把改良株型和提高生理机能结合起来，并把“三系法”品种间杂种优势利用延伸为两系法为主的亚种间(籼、粳)杂种优势利用及通过无融合生殖或借助植物基因工程开展远缘杂种优势利用，以获得具有强大优势的杂种，即把超高产育种作为一些研究单位21世纪的主攻目标之一。经国内育种专家广泛讨论，确定了中国超级稻育种的一、二、三期目标。第一期育种目标为2000年每公顷产达到10吨;第二期育种目标为2005年亩产达到800千克;第三期育种目标为2010年每公顷产达到14吨。经过15年的努力拼搏，前两期目标分别于2000年和2004年实现，2011年9月杂交水稻之父、袁隆平院士指导的超级稻第三期目标亩产900公斤高产攻关获得成功，其隆回县百亩试验田亩产达到926.6千克，这是世界杂交稻史上迄今的最高峰。国家“十一五”期间，经农业部确认的超级稻新品种、新组合已达83个，累计推广4.14亿亩，占同期水稻种植面积的20.2%，累计增产稻谷561.9万吨。“十二五”期间我国超级稻发展目标是，到2015年，年推广面积1.5亿亩以上，亩均增产100斤以上。因此，在中国的超高产育种的前景十分令人鼓舞。

在国外，日本育种家在80年代初提出并执行了超高产育种计划;以首席育种家Khush博士为首的国际水稻研究所的育种家们同该所种质资源、生理、植病、昆虫等学科的科学家们以理想株型概念为思路，经过较长时间的研讨，于80年代末提出并开始实践超高产育种新策略。他们认为，通过理想株型的选育，可以育成一种有别于目前改良品种株型的新型稻，可望使水稻达到超高产的水平，新株型品种将比目前的优良品种增产25%左右，因此，被称为“超级稻”。2005年日本科学家将一种光合酶基因植入水稻细胞中，培育了一种产量高的“超级稻”，其光合作用大大高于一般水稻。

国际水稻研究所“超级稻”育种的构想是改目前的穗数型株型为穗重型株型，其主要设计指标有10项:①低分蘖少穗，直播条件下每单株3～4穗;②无无效分蘖;③平均每穗200～250粒;④株高100厘米左右;⑤粗秆、硬秆;⑥根系发达;⑦多抗病虫害;⑧早中熟，全生育期110～130天;⑨收获指数0.6以上;⑩产量潜力每公顷13～15吨。

水稻育种家们探讨了一下过去称雄多年的IR系统的改良稻产量进一步提高为什么会受到限制呢?他们认为，改良稻一般每蔸插4～6株，可长30个左右的分蘖，但最后只能成功15个左右的穗子。栽培上往往以加大水肥供应，通过增穗数来加大颖花数，达到高产目的，但往往事与愿违;因为要增穗数必引起过多的无效分蘖，过大的叶面积指数和过剩的营养生长，不仅造成生物学上的浪费，而且恶化了田间小环境，招来病虫害，导致产量徘徊不前。因此，少蘖成为超产稻的首要目标性状。少蘖少穗以多粒大穗来弥补，杜绝无效分蘖的生物学浪费。而且大穗型稻茎秆有更发达(多)的维管束，秆粗而硬，抗倒又抗病。秆粗坚硬可以为适当提高株高、改善冠层的叶片、稻穗状况、提高功能叶光合速率以及进一步改良群体结构创造条件，这样就有可能把改良稻的收获指数(谷物产量与生物学产量的比值)从0.5提高到0.55～0.6(目前小麦的收获指数可达0.63)，产量潜力为每公顷10吨以上。

国际水稻研究所于1989年旱、雨两季，开始对2 000余份亲本，以超级稻蓝图中的少蘖、大穗等目标性状进行筛选，确认了一批爪哇稻(热带粳稻)作为杂交亲本，并配制了许多杂交组合。在杂交亲本中，矮秆、壮秆的亲本主要采用来自中国的Shen Nung 89－633。该亲本粳型，在菲律宾国际水稻研究所种植，全生育期仅100天左右，剑叶直立，植株挺拔，株高60～70厘米，少蘖，秆壮，大穗，主穗在300粒以上。第一批718个杂交组合，评价筛选了它们后代的37 148个株系，至1993年，部分进入F₆，并首次作了农艺性状观察，1994、1995两年的旱季，进行了重复产量试验。其中，1995年的旱季，两个代表性品系IR65600－42－5－5和IR65598－112－2，同IR₇₂、IR₈对照品种进行了直播、插秧不同方式、不同密度的栽培区试，结果已初步显现出了“超级稻”比对照改良稻的增产潜力，但缺点是不抗稻飞虱，虫害严重，产量仅为8～9吨/公顷，目前，国际水稻所的科学家们正在从遗传育种、栽培、生理、生态方面继续对有代表性品系株型加以改良、完善，同时设法提高稻株对病虫的抗性和米质，以求在产量上有一个大的突破，争取在21世纪，把超级稻推向应用阶段。

中国水稻专家认为，国际水稻研究所开展的新株型育种为热带粳型，它的主要育种材料是粳稻，其实质仍是亚种内育种。虽然这种新株型品种在株型上有所改变，但并没有突破亚种内育种的界限，有一定的局限性。中国水稻专家预言，更能挖掘水稻增产潜力的“超级稻”将是籼粳型杂交稻。