浅析我国水稻育种的发展趋势

于洪兰，肖艳云，魏立军，谢辉，曲丽君，华泽田，关峰，东丽，蔡卓，王成

（1.天津天隆种业科技有限公司，国家粳稻工程技术研究中心，天津300457；

2.天津市原种场，天津 301505；

3.吉林省东辽县白泉农业技术推广站，吉林 东辽 136600）

浅析我国水稻育种的发展趋势

于洪兰1，肖艳云1，魏立军2，谢辉1，曲丽君1，华泽田1，关峰1，东丽1，蔡卓1，王成3

（1.天津天隆种业科技有限公司，国家粳稻工程技术研究中心，天津300457；

2.天津市原种场，天津 301505；

3.吉林省东辽县白泉农业技术推广站，吉林 东辽 136600）

该文结合国内外水稻育种的现状，简要分析了我国水稻育种的发展趋势，提出适应未来5—10年产业发展的需求及符合消费市场稻米品质高端化发展，并对满足现代种业发展对科研组织模式、机制改革及相关政策的需求进行介绍。

水稻；育种；趋势

水稻是世界上主要的粮食作物，世界上一半人口以稻米为主食，特别是亚洲90%以上人口以稻米为主食。随着世界人口的持续增加，未来对稻米的需求还将持续增长，因此粮食安全成为全球的一个重大问题，各产稻国都非常重视水稻生产，重视水稻新品种选育来提高稻米产量和品质，确保世界粮食安全。

1 国外水稻育种现状

1.1 杂交水稻育种技术广泛采用，尤其是分子育种技术被重点应用

杂交水稻育种技术是FAO推荐的世界水稻增产关键技术，目前我国杂交水稻已经在世界上20多个国家示范推广，并在世界许多国家都已经进入了商业发展阶段，特别是在美国、印度、越南、菲律宾、印度尼西亚以及非洲国家。杂交水稻种植面积在持续上升，亚洲、美洲和非洲有40多个国家引种、研究和推广，面积达300多万公顷。菲律宾、印尼、印度、越南等稻米主食国家、非主粮区的地中海地区和美国等都非常重视粮食安全，纷纷将发展战略重点转移到自主发展杂交水稻良种上来，重点培育本土化杂交水稻三系配套、重视两系杂交水稻良种的突破和发展。

1.2 实施多样化育种计划初现成效

目前世界已有多个国家、国际组织和企业根据不同气候和品种的特点，培育出一批育种目标针对性强的水稻新品种。如IRRI近年来通过轮回选择、分子标记辅助育种等技术创新，育成了多个新IR系列品种，新品种产量比目前种植的大多数高产水稻高出25%之多、生长期大大缩短，热带适应性和抗病能力较好[3]。美国农业部水稻育种在注重产量提高的同时，特别注重商品性，注重机械化和抗除草剂品种选育，目前选育推广的主要品种有长粒型常规稻品种Cypress、Wells、Francis，抗除草剂（Clerar field）水稻品种CL111、CL151、等，杂交稻以美国RICETEC公司选育的CLXL729、CLXL745等3个品种为主。日本选育的品种目标多元，包括一般食用品种、饲料稻品种、特殊加工用品种、观赏稻、造酒用品种等多种类型。泰国、巴基斯坦等在培育优质稻米的同时比较注重香味，其优质香米品种KDML105、Basmati等育成并推广几十年，是世界重要的优质香味出口国。

1.3 水稻育种材料的创新

各国不断进行水稻育种资源的创新，如IRRI在回交和分子标记辅助选择已经取得了一定的成绩，获得聚合了抗白叶枯病基因Xa4、Xa5、Xa13和Xa21的近等基因系，直接或间接应用这些抗白叶枯病聚合材料育成的水稻品种，已在东南亚国家示范推广。韩国偏重于抗病虫基因的研究。

1.4 新育种体系构建和知识产权保护已成为生产力

国外育种主要由公益科研机构和大型跨国种业公司完成。美国、日本等发达国家对水稻育种基础性、公益性科研机构投入巨大，以做好育种技术和材料储备，同时执行国际植物新品种保护公约1991年文本，如美国的育种资源公开后，被其他人利用改造一次后，原培育者可以享有50%的权益，再改造一次后继续折半，较好地保护了育种者权益。商业化育种则主要由大型跨国种业公司完成，执行以企业为主导、育繁推一体的商业化育种模式，其基本特征是市场化导向、规模化研究、专业化分工、集约化运行，使新品种的选育、繁殖、推广环环相扣，既符合种业的客观规律，又与市场经济相适应，使前期研发与后期推广相互促进、共同提高，形成了高投入、高产出、高回报的良性循环。

2 国内水稻育种现状

2.1 育种技术创新保持国际领先水平

我国20世纪60年代矮化育种和70年代的杂交水稻实现了上两大技术突破，每次都使水稻单位面积产量提高20%以上。目前水稻育种技术以杂交育种、诱变育种（含航天育种）、花培育种、杂种优势利用及多种技术并存，分子标记辅助选择技术等生物技术在育种上利用已日趋实用化，成为定向培育优良水稻新品种的重要手段，功能基因组研究成果将越来越多地应用到水稻育种中。

2.1.1 技术创新。以分子标记辅助选择、转基因技术为代表的分子育种技术已成为水稻育种发展的重要方向；超级稻育种技术是解决粮食安全的重要途径，理想株型塑造与杂种优势利用相结合是超级稻育种技术的技术路线；杂种优势利用仍然是高产育种的重要途径，我国是世界上最早在生产上大面积成功实现水稻杂种优势利用的国家，目前在该领域的研究仍遥居国际领先地位；机械化制种技术为水稻产量提高做出重要贡献，实现水稻生产的全程机械化、轻简化，降低生产成本，提高水稻种植的经济效益，进而保证水稻种植面积，保障稻谷产量；核心关键技术突破将为水稻产业带来新的动力，现代种业创新技术手段的发展日新月异，我国在该领域基础薄弱。因此，要有效解决目前制约水稻产业发展的问题，必须突破一批核心关键技术，比如高通量分子测试技术、双单倍体技术、隐性雄性核不育制种技术、全程机械化制种技术以及种子加工技术等。

2.1.2 育种研究的主要范畴。（1）水稻重金属积累的功能基因组和分子基础研究。结合国内外水稻重金属（镉、铅、砷等）积累研究的最新进展，以我国重金属低积累水稻生产的重大需求为导向，以功能基因组研究为主要手段，开展水稻重金属分子基础的研究。（2）水稻主要病虫害的功能基因组和分子基础研究。稻瘟病、白枯病、稻曲病、稻飞虱、螟虫等是长江中下游水稻主要病虫害，并且呈现逐年加重的趋势。结合国内外水稻主要病虫害的抗性遗传研究最新进展，以我国抗病虫稳产水稻生产的重大需求为导向，以功能基因组研究为主要手段，开展水稻抗病虫分子基础的研究。（3）水稻抗逆性的功能基因组和分子基础研究。在全球气候变暖的大背景下，极端灾害性天气频发，如极端高温、极端低温、极端干旱、极端降水等。以我国抗逆性稳产水稻生产的重大需求为导向，以功能基因组研究为主要手段，开展水稻抗逆性分子基础的研究。（4）水稻杂种优势群划分与优势群利用研究。

2.2 以提高产量为基础，兼顾优质和抗性，注重生态型新品种选育是我国水稻未来的发展趋势

随着经济的发展，人民生活质量的进一步提升，对稻米品质的要求越来越高，水稻新品种选育目标从原来的超高产转向多元化，近年来育种家提出：“优质与超高产相结合为主、积极开展功能性稻米新品种选育、注重选育生态型新品种”的品种选育重点，为水稻育种提供了方向。因此，选育适宜机械化栽培措施的生态型品种、功能类型水稻品种、节约型品种是粳稻育种未来发展趋势。

2.2.1 适宜机械化栽培措施的生态型品种是未来发展的重点任务。近年来，随着水稻种植向规模化方向发展，以及人们更加重视环境保护及稻米卫生品质，加之农村劳动力缺乏，因此，高产、稳产、优质、多抗、适应机械化栽培措施的生态型品种将是未来发展的重点任务。

2.2.2 优质及功能类型水稻品种是高端稻米市场新品种需求的动力。随着水稻种植向规模化方向发展，人们更加重视稻米的品质及功能性，提高稻米品质，满足我国高端稻米市场的需求，不同类型的水稻新品种开发，更有利于实现稻米增值和水稻产业的可持续发展。

2.2.3 种质资源创新能力及手段成为制约育种创新的核心。全国范围来看，现有种质资源的研究、鉴定以及针对种质资源开展的实质性创新严重不足，是导致我国水稻育种创新进展缓慢的核心因素；亟需开展针对种质资源的大规模表型鉴定和优势类群划分，建立水稻大规模表型数据库，开展优异种质资源、基因资源深度挖掘，打破优异性状基因与不良性状基因的连锁，实现优异性状有效聚合；并以市场亟需性状为目标，通过杂交改良、系统选择、物理化学诱变、DH（双单倍体）群体构建等，辅之以分子标记技术，大规模创造具有特异性状的种质资源，为品种选育提供坚实的遗传基础。

2.3 重视具有重大应用前景的育种材料创制，是保障种质资源多样性的有效途径

我国对各类水稻资源进行农艺性状、稻米品质、抗病虫性以及其他特性等方面的鉴定评价，为育种计划提供了大量丰富多样的种质资源，对改良一些单基因遗传的性状作用显著。未来我国将把生物技术、细胞工程和基因工程技术全面应用于种质资源创新中，重视具有重大应用前景的育种材料创制，为保障种质资源多样性和加速种质资源创新速度和准确性提供基础。

3 水稻育种的发展方向展望

3.1 适应未来5—10年产业发展的需求

3.1.1 适应生产方式变革和新环境条件的多样化新

品种培育。新的生产方式和环境条件对水稻品种特性提出了新要求，除了继续保持高产这一永恒的育种目标，急需实施与生产方式变革相适应的新的育种革命。

3.1.2 适合全程机械化种植、适合机械化制种的高产水稻新品种。随着劳动力不断向城镇转移和劳动力成本逐年上涨，不论是生产集约化的东北稻区还是分布相对分散的西南稻区，规模化和全程机械化将是水稻生产和种子生产的主要方式。

3.1.3 适宜直播栽培模式。直播栽培已逐渐成为部分稻区，特别是人少地多地区稻作生产的重要种植方式，培育耐除草剂、低温发芽、发芽势强、耐淹等适合直播的优质、高产、高多抗新品种已成为迫切需求。

3.1.4 病虫害抗性好的新品种。由于全球气候变化引起极端气候增加、病虫害频发，抗性已成为水稻育种的重要目标。

3.1.5 超级稻新品种。面对粮食消费需求刚性增长、耕地面积持续减少，供需矛盾区域性突出，为实现“饭碗里装自己的口粮”这一基本要求和新增粮食5亿kg的任务，超高产育种依然是首要任务。

3.1.6 耐受极端环境品种和低重金属积累的绿色品种。①抗寒耐热型品种：从地域来看，整体培育北方耐寒、南方耐热的品种；从生长发育阶段来看，需要培育苗期耐受低温，抽穗扬花期耐受高温和灌浆期耐受后期低温的品种。②节水抗旱型品种：不论基于内陆地区干旱的自然条件还是处于对水资源的保护，节水抗旱型品种是环境友好型农业发展的需求。③耐盐碱品种：针对我国东部、南部沿海盐碱和内陆盐碱地区，培育耐盐碱品种，提高土地利用率。④低重金属积累品种：据统计，我国仅重金属镉污染农田面积就达8 000万亩，已严重到影响稻米产品质量安全。选育对重金属积累低的品种，保护食品安全。

3.1.7 加强选育氮磷等资源高效利用新品种选育。长期以来大量施用化学氮肥是稳定及提高我国水稻产量的重要措施，然而由于氮、磷、钾等化学肥料的大量施用，土壤有机质含量降低，持续高产生产能力受到影响。为节约资源、保护环境，促进农业可持续发展，加快氮磷高效等种质的创新和新品种选育。

3.2 符合消费市场稻米品质高端化发展

3.3 满足现代种业发展对科研组织模式、机制改革及相关政策的需求

3.3.1 加强研究投入，保护知识产权。种质资源是育种的物质基础，任何一次品种创新都离不开资源和育种技术的创新，应加强财政支持力度。加强新品种的知识产权保护意识，提高育种科技人员积极性，让育种人才、技术和资源按照市场化配置有序流动。

3.3.2 建立有序的市场决定项目创新机制。国家在提倡建立以企业为主体的商业化育种技术体系时，应建立主要由市场配置来决定科研项目的立项、实施和评价的新机制。财政科技投入可由事前投入扩展为事中和事后补助，提高财政资金资源配置效率。

3.3.3 加强产学研合作。支持种子企业与科研院所、高等院校联合组建技术研发平台和产业技术创新战略联盟，促使科研院所和高等院校的种质资源、科研人才等要素向种子企业流动，逐步形成企业为主体、市场为导向、资本为纽带的利益共享、风险共担的种业科技创新模式，促使科研成果在企业平台实现快速产业化。

3.3.4 建立商业化育种新机制，强化企业在种业发展中的主体地位。按照“育繁推一体化”的发展要求，重点支持具有育种能力、市场占有率较高、经营规模较大的“育繁推一体化”种子企业，引导和支持中小企业兼并重组，吸引社会资本和优秀人才流入企业，努力构建发展所需的品种资源、人力资源、物力资源以及营销服务网络，打造一批育种能力强、生产加工技术先进、市场营销网络健全、技术服务到位、具有国际竞争力的“育繁推一体化”现代农作物种业集团，逐步建立以企业为主体的商业化育种新机制，加快培育一批具有重大应用前景和自主知识产权的突破性优良品种。

3.3.5 增加一线科研人员的收入，改善生活水平。创立一线科研人员激励机制，激发其创新热情，多出成果，快出成果，出大成果。对于品种育成者实行重奖，或等额匹配国家、省（部）级奖金，国家对于重大科技成果给予适当补助。科研人员可以利用自已的职务性成果到种业入股增加个人收入或一次性有偿转让。

3.3.6 加强种业人才的引进和培养。重视创新型种业科技人才队伍建设，加快高等院校农作物种业相关学科建设，加强种业专业技能人才培养，提升专业人才的培养质量。充分利用高等院校的资源，增强继续教育和种业从业人员培训的能力，培养一批高素质种业科研、生产、营销服务和管理人才，形成各类人才衔接有序、梯次配备的人才队伍结构。制定出台优惠政策鼓励种业人才流向种子企业科研生产第一线。

3.3.7 优化创新环境。加强种子法律法规体系建设，完善种业相关政策法规，加大植物新品种保护力度，加强普法宣传。对开展品种创新的企业实施税收优惠政策，扶持企业通过品种产业化实现自我发展。完善鼓励产学研合作创新以及科技成果转化和产业化政策。引导企业通过品种权转让、许可、质押等途径实现农作物新品种的市场价值。

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（责任编辑 戚佳妮）

Analysis on Current Status and Prospect of the Rice Development Breeding in China

YU Hong-lanet al.(Tianjin Tianlong Agricultural Science and Technology Co.,Ltd,Tianjin,300457)

Combined with the current status of domestic and foreign rice breeding,the development trend of rice breeding in China was briefly analyzed.The needs of industry development in the future 5—10 years and the rice quality development of high-end consumer market were proposed.The demand of the development of modern seed industry research organization model,mechanism reform and related policies were introduced.

Rice;Breeding;Development

S511

A

2095-0896（2014）08-055-04

国家863计划“强优势粳稻杂交种的创制与应用”（2011AA10A101）。

于洪兰（1982-），女，辽宁盖县人，农艺师，从事水稻高产优质育种研究。

2014-07-05