【《水稻育种研究进展综述》6300字】

水稻育种研究进展综述目录TOC\o"1-3"\h\u131361引言 3110562水稻育种发展现状 3252142.1水稻品种数量井喷、品质提升 4308412.2超级稻实现第五期育种目标 4309212.3籼粳杂交稻实现区域性突破 439072.4粳稻杂种优势利用取得可喜进展 4110132.5分子技术加速水稻育种精准化 525252产业环境变化及发展趋势转变 5102162.1产业环境 5274582.1.1消费需求层面 584982.1.2生产过程层面 6138502.1.3生态保护层面 6284632.1.4产业形态层面 6186162.2水稻育种发展趋势转变 6105482.2.1籼粳交模式 736242.2.2籼粳交不同模式比较 789603水稻育种研究展望 8216423．1加强常规稻育种 8322983．2强化水稻育种的基础研究 8233613．3积极开展水稻的籼粳杂交研究，提高水稻产量育种水平 9143414总结 932719参考文献 10摘要：水稻是我们国家的粮食作物之一。我国有先进的水稻加工技术，为高产、多抗性、广适应性、优质水稻新品种的加工和推广奠定了坚实的基础。提高水稻的产量、水稻的品质和抗性是解决粮食问题和减少环境污染的关键。在社会经济的不断发展和工业要素变化的背景下，轻简化、简单化绿色农业已经成为水稻产业实现健康发展至关重要的途径。关键词：水稻育种、研究、进展1引言水稻这种粮食作物在我国有着非常长的种植历史。育苗具有有效控制牧草短缺、缓解农业冲突、实现高产稳产的特点。它在宋朝时期的种植技术就已经非常成熟，一直发展到今天。我国在水稻科学研究领域处于世界领先地位，在水稻发展历史上具有里程碑意义，例如半矮子育种、杂种优势的利用及基因组测序的研究等，这一切得益于我国科学家们进行了研究和实验。随着我国社会经济的不断发展、消费需求与产业要素也发生了改变，在这种情况下，轻量简化、简单化的绿色农业成为水稻产业可持续发展的重要手段[1]。2水稻育种发展现状从1974年到2018年，全国共有11066个水稻品种被研发出来，但很少有品种能够被广泛用于生产。按照相关资料可以看出，年最高种植面积在6667hm2以上的品种仅800多个，年最高种植面积为40%hm2的品种仅55个，其中传统水稻品种23个，杂交水稻品种32个[2]。可以看出，育种家投入了大量精力和资金的新品种，在经过检验和批准后，实际上大部分都已经退出了市场。2.1水稻品种数量井喷、品质提升2014年以来，我们国家陆续开通绿色植物品种审批渠道和联合体试点渠道。品种检测的方法有很多，而我国经过检测之后，通过的水稻品种亦随时间的推移而增多。从2016年到2018年这段时间内，我国被批准上市的水稻品种数量由开始的551种增加到943种，在这段时间内获批上市的水稻品种数量增加了1.4倍[3]。2.2超级稻实现第五期育种目标自1996年农业农村部启动“中国超级稻”项目以来，我国向杂交水稻的农业研究，投入了大样的人力资源以及科研经费，这也使得我国农业领域中杂交水稻的相关理论得到了完善，超级稻的品种质量得到了提升。目前已经在市面上推行了高产量的超级稻。从目前来讲，我国市面上共有132个超级稻品种，有35个是由传统水稻培育而来，97个为我国的杂交水稻。在研究更高产的稻种的过程当中，我国完美完成了每一期的育种目标，大力推动了我国粮食生产技术的发展，同时顺利达成了我国“十四连增”的目标，利用科技力量带动国家粮食产量的增加，极大的保障了国家粮食的安全[4]。2.3籼粳杂交稻实现区域性突破近几年时间内，籼粳亚种间杂种已经在长江中下游地区大力推广。宁波市农业科学院联合中国水稻研究所及其他农业科研机构，借助粳稻不育系、籼粳区间恢复系的特点，将这两种水稻类型进行杂交培育，培养出了“甬优”、“春优”、“浙优”等杂交水稻类型，极大的提高了南方地区水稻产量的增加。到2018年，我国已经批准了38个杂交水稻品种上市，有8个品种是超级稻，其中各方面质量最优的优甬12水稻的推广种植面积达到了27.7万公顷[5]。籼粳杂交培育出来的水稻种子具有抗病力强、营养价值高、产量高等多种优点。2.4粳稻杂种优势利用取得可喜进展我国在很早的时候就已经开始了对三系杂交粳稻和三系籼稻的培育研究以及杂交，并且三系配套早在上世纪70年代中期就已实现。因为品质以及粮种优势等都是杂交后水稻质量的重要影响因素，所以杂交梗稻并没有在我国大量推广种植，实际种植面积不足3%。这几年由于我国综合育种水平的大幅度提升，逐渐培育出了高异交特性的优良道种，特别是天隆优619水稻品种的出现，解决了寒冷地区无法种植水稻的难题。天隆优619品种水稻的出现不仅解决了我国当时水稻质量差，产量不高的问题，还丰富了我国知名品牌“稻花香”梗稻的种类[6]。2.5分子技术加速水稻育种精准化分子技术是指有分子标记育种、转基因育种以及分子设计育种等3类技术。依据当前的形势可以知道，分子标记育种通常被用来加强粳稻亲本的抗性以及提升粳稻品质，该技术的出现也为我国水稻分子结构的加工提供了便利条件。邓兴旺等专家学者们利用基因较为稳定的遗传隐性雄性不育稻种与转喻性修复基因相结合，恢复稻种的花粉孕育能力，还通过转基因成分来修复花粉的失活基因。这项技术能够帮助育种人员快速区分育系不同的两种水稻，并发展出了智能不育杂交育种技术（第三代杂交育种技术）；我国中科院与水稻育种所，将“特青”作为基因受体，对28个优良稻种基因进行测序[7]。经过常年的育种与筛选，最终得到了许多个优良品种。这些稻种不仅继承了特青的几种优良特性，还改善了水稻种子的品质以及口感，成功孕育出了更高品质的稻种。此次研究成果对于水稻加工从传统加工到分子定向加工的转变过程有一定的指导意义。2产业环境变化及发展趋势转变2.1产业环境2.1.1消费需求层面1960年之后，日本人均大米需求量由原来的120多公斤降至60公斤。同时，中国台湾大米的需求从160多公斤下降到50公斤。2018年至2019年，我国大米产量达2.12亿吨，供应量为2.16亿吨，其中约400万吨是进口的。每年的大米消费量为1.97亿吨，其余为1933万吨。在人均消费量下降的同时，部分消费者更加关注大米的口感品质以及是否存在农药和重金属残留。还有安全问题，如标准生产流程是否绿色，这些都需要注意。一些细分群体对大米的功能性有更高的要求，如低GI、维生素含量等。米线、婴儿米粉等深加工对质量和配料要求更高。未来大米加工应充分考虑供需结构的变化。由于水稻的高产、多抗性和广泛的适应性，其品质应被视为重要的目的和特点。除此之外，还必须考虑到营养和功能需求[8]。2.1.2生产过程层面由于城市化进程的加快和环境的变化，保护性农业所需的土地和淡水资源是非常重要的环境政策，加之近年来极端天气事件和病虫害频发，就更需要从多方面着手来保障农业发展。截止到今天，中国人口已进入老龄化阶段，劳动力资源开始逐步减少和劳动力成本开始大幅增加。所有这些都为水稻生产提供了新的要求，也要求研究人员调整育种水平，如创造高抗病虫害、高抗逆性的品种，以及适合光减的品种。有效减轻虫害和逆境的发生给生产带来的压力，实现全流程加工，降低生产成本，保障行业的良好发展[9]。2.1.3生态保护层面水稻是一种耗水和喜欢施肥的作物。生产一粒大米需要2000吨的水，这是小麦的2~3倍。水稻也使用化肥、杀虫剂、除草剂和其他物质。过度使用化肥很容易引起面源污染。这与当前环境保护、绿色发展、美丽乡村建设的主题相违背。为保证水稻生产过程中的资源节约和环境友好性，应选择营养效率高的品种，从而实现节水节肥、稻鱼虾共同生产的目标[10]。2.1.4产业形态层面水稻种植本属于农业生产的范畴，是我国的第一产业，特别是人们的工资水平提高以后，乡村旅游产业得到了良好的发展，我国开始逐步发展田园综合体并推行农旅小镇建设，这一发展趋势增加了水稻产业的产业类型。乡村旅游，因为其独特的亲和大自然的旅游性质而备受国民的欢迎，这一趋势也大幅度提高了我国水稻种植从业人员的增加，使得我国三产融合的发展势头越来越良好。2.2水稻育种发展趋势转变新世纪之后，在各级农业科研单位和部分高校的共同努力下，选育了一系列水稻推广品种，加工生产。杂交早稻两优287在我国加工，质量达到国家标准，有效改善了“蜀国育种、楚国种田”的局面。然而，在作物领域，加工的进展不是很清楚，这可能是由于创新手段不足，应用研究不足，对常规水稻研究不够重视，以及农学特性的选择剂不足。在籼粳杂交稻加工技术的不断发展和分子结构加工的广泛发展下，国内水稻加工水平迅速提高；一般来说，质量加工有一定的优势，但在某些方面还存在差距，需要在最高层次上加强和改变设计。将实验室先进的新型生物技术与田间的传统加工方法有机结合，提高水稻加工水平[11]。2.2.1籼粳交模式杂交水稻育种从第1个杂交稻品种南优2号开始至今，已走过了近50年。半个世纪杂交水稻选育历程，实质上是品种之间杂种优势的利用问题。这50年来，国内研发机构数以百计、育种团队奋力拼搏，选育审定品种7800余份，绝大部分仅限于籼稻亚种。到了今天，我们完全有必要去探索杂交水稻育种这条新路道了。目前，不论在理论方面，还是在几个育种团队成功的实践方面，籼粳亚种杂交种选育，应成为杂交水稻选育的一条新跑道。籼粳两亚种杂种优势利用，由于不育系下属亚种不一致，存在着“粳母籼父”与“籼母粳父”两种模式。所谓“籼母粳公”模式，即在粳稻不育系中导入籼型恢复系后再与粳稻不育系配制F1杂交种，用于水稻制种生产。继而由于不育系为“三系”或“两系”的原因，还有三系法“粳母籼父”模式和两系法“粳母籼父”模式两种情况[12]。所谓“籼母粳父”的模式，是利用籼稻不育系作母本、粳型恢复系是父本，用于水稻生产的F1杂交种。从理论上讲，“籼母粳父”模式也分为三系法“籼母粳父”模式与两系法“籼母粳父”模式。三系法中的“籼母粳父”模式，只有两个品种通过了审定，一个是中国水稻研究所育成的五优84（2015），一个是湖北省农业科学院育成的旱优79（2021）。究其原因，可能与恢复系创制过程中参与基因过多有关，最少存在广亲和基因S5n，恢复基因Rf3和Rf4或者Rf5和Rf6，也有不感光的基因等，恢复系的创制非常困难[13]。2.2.2籼粳交不同模式比较籼粳亚种杂种优势的利用存在“籼母粳父”和“粳母籼父”2种模式，并比较了2种模式的异同点。表2.1籼母粳父与粳母籼父的异同异同比较因素籼母粳父粳母籼父不同点不育类型野败型、孢子体包台型、配子体育种可用不育系多少不育系缺陷少柱头外露差、花时迟三系杂交种质核远缘质核相对近缘稻谷偏籼偏粳稻谷需求多少种植区域广局限制种产量高低种子成本相对低高生育期短（不感光）长（感光）同类品种几乎是0品种近100个同业竞争暂无较激烈相同点均是亚种间杂种优势利用模式；杂种产量优势均强；其他特性相当从表2.1中可以看出，水稻亚种之间的杂种优势是由“籼母粳父”模式来利用的，具有众多的优势与长处，值得我们去探讨，去尝试。可以预计，考虑到籼稻不育系育种近50年来的累积，经省级审定，“三系”不育系、“两系”不育系面积分别达298个、227个，比粳稻不育系增加10倍以上，一旦它在粳稻恢复系的创制上取得了突破性进展，籼型杂交稻育种50年来的成果积淀，有可能得到深度开发与应用，水稻亚种间杂种优势的利用则能很快地上一个新台阶。但需要注意的是，粳稻恢复系创制它有一定困难。3水稻育种研究展望3．1加强常规稻育种常规稻育种是我国常用的水稻育种类型。近些年因为杂交水稻的商业价值远高于常规水稻，杂交水稻的强势发展使得常规水稻在市场中的地位逐渐减弱，我国对于水稻种子的加工研究也开始着重于杂交水稻种子的加工，对于双系杂交水稻的研究也越来越多，这些情况都造成了传统水稻加工水平的大幅度降低，传统不育系加工改进缓慢，缺乏高产高效的不育系。杂种育种的发展受到限制。所以要不断的优化传统稻米加工，确立传统稻米加工在整个稻米加工中的基本地位，以促进不育系加工，提高稻米加工的整体水平。3．2强化水稻育种的基础研究这几年水稻加工基础研究进展不大，比如种质资源研究多局限于种质资源的收集、更新和分布，种质制剂的评价和提取方面的研究较少。水稻加工的突破性成果通常是通过两种途径实现的：首先，是利用育种方法，如系统选择水稻加工方法代替杂交加工方法，传统杂交方法转移优良基因，还有分子标记辅助选择，这些方法的替代显著提高了加工效率；其次，是新种质的提取和利用，如矮米源的发现和开发，水稻光敏感的发现和利用。从育种的发展历史来看，新种质资源的发现和利用在育种中发挥着前所未有的作用。所以，有必要加强对稻腐病、稻壳等抗性原料的种质资源研究，对其进行提取和筛选。3．3积极开展水稻的籼粳杂交研究，提高水稻产量育种水平回顾这几年我国水稻品种产量逐年上升，稻种收获潜力越来越大，肥料生产技术以及稻种栽培技术也在不断提升。从提高稻种产量方面来讲，对这方面的研究短期内没有多大改变。而对典型推广品种的替换研究来说，需要着重关注稻种的产量潜力，并且在研究过程中还发现两优培九比杨汕优63的产量更高。相比于两优培九，杨汕优63并不具备更高的产量潜力。而最近关于水稻品种的研究结果中，较为突出的成果就是确保了单位内稻种的产量稳定。水稻从古至今经历了高杆到矮杆，传统到杂交的变化，而近些年水稻从三系变成两系之后，稻种的产量得到了大幅度的增加。目前市面上的大多数加工方法都很难大幅度提高稻种的产量潜力，因此需要研发更多高效的生产技术，进一步提高我国稻种的产量潜力；宁波市农业科学院选育的杂交种“粳不籼恢”具有植物茎、叶、茎节和羽状颗粒结构。与目前宣传的品种相比，产量明显提高，收获也明显提高，这给了人们很多启发。其他品种在产量上具有较强的竞争优势，说明利用籼粳间的杂种优势应是水稻加工的重要方法。4总结我国的水稻品种发展历经60余年，建国初至2018年，我国的水稻工作者一直致力于水稻品种的改良、产量提高、抗灾能力提高等方面的研究。随着加工技术的不断创新，我国大米加工技术有了新的飞跃。我国在水稻种子的培育过程当中，应该多对国外的优质稻种加以关注，将世界优质稻种进行集合培育，进一步提高我国的水稻育种技术，大幅度提高我国的水稻产量，不断完成每一个时期的育种目标。将优质稻种作为水稻培育的目的，同时保留水稻高产的特性：从而满足我国对于水稻产量的要求，以水稻种子的加工品质，营养价值，颗粒饱满度等作为育种标准，让我国的优质稻能拥有更良好的产量潜力，解决优质稻不高产的问题以及高产稻营养价值低等问题，通过不断的选育与杂交，培养出更高产，营养价值更高，质量更优的水稻品种。加快我国水稻育种技术更新换代的速度，让我国的育种能力能够成长为世界顶尖水平，用心是一种方法全面代替传统育种方法，从而使我国综合育种水平有了较大提高，并在辐射育种研究过程中，不断强化各项育种技术，扩大了后代的变异范围，提高了选择效率。使得培养出的稻米品种能够更满足商品化要求以及产量要求，解决我国粮食供应问题。总的来说需要进一步总结我国在水稻加工技术等方面的研究成果，对后续加工技术研发提出指导意见，从而较好地解决了国内水稻种子处理难题。这对于我国水稻育种工作的开展有着十分重要的意义。