李虎 陈传华 刘广林 陈远孟 韦岚岚 罗群昌
摘要:【目的】了解广西优质常规稻的育种现状,为优质常规稻育种研究提供理论依据。【方法】对国家水稻数据中心公布的优质常规稻品种数据进行统计分析,并针对当前广西优质常规稻育种工作中存在的问题提出解决对策。【结果】广西优质常规稻整体米质水平改善明显,个别米质指标有待加强;产量水平表现稳定;穗粒指标改善明显。但粒型上与国际品牌存在差距;个别米质指标不匹配;品种抗病性差;优质香稻品种缺乏;功能型米品种开发严重落后。【建议】重点改良粒型、降低垩白率和垩白度、选择中低直链淀粉含量和高胶稠度的材料,提高稻米的整精米率,提高品种的抗性对优质香稻品种和功能米进行引进与开发。
关键词: 优质常规稻;米质;产量;育种现状;广西
中图分类号: S511.2 文献标志码:A 文章编号:2095-1191(2017)02-0375-06
Abstract:【Objective】Through studying breeding status of high-quality inbred conventional rice varieties in Guangxi, the present research aimed to provide theoretical basis for high-quality conventional rice breeding. 【Method】Data about high-quality inbred conventional rice varieties released by China Rice Data Center were analyzed, in a bid to propose suggestions to solve current problems in Guangxi high-quality inbred conventional rice breeding. 【Result】Overall rice quality in Guangxi improved greatly, yet certain quality indexes needed to be strengthened; the yield was stable; panicle indexes enhanced. However, grain shape still lagged behind international brands; certain rice indexes failed to reach the standard; disease resistance was weak; lack of high-quality aromatic rice varieties; functional rice varieties development was poor.【Suggestion】Following suggestions are put forward: improving grain shape, reducing chalky kernel percentage and chalkiness degree, selecting the materials with low and medium amylose content, and high gel consistency so as to enhance head rice rate and disease resistance; bringing in and developing aromatic rice and functional rice varieties.
Key words: high-quality inbred conventional rice; rice quality; yield; breeding status; Guangxi
0 引言
【研究意義】广西出产优质常规稻历史悠久,颇负盛名,桂平西山盛产的西山油占米在清朝更是被列为贡品。广西优质常规稻具有突出的生态资源优势和品质优势,大力发展优质常规稻品种是打造广西高端大米名优品牌的重要途径,也是提高农业附加值的有效手段,对推进广西农业产业化发展具有重要意义。【前人研究进展】目前国内已有许多关于优质稻育种研究的报道,主要体现在品种的关键育种策略及优质稻产业化发展方面。罗群昌等(2003)认为广西优质杂交稻组合极缺,优质稻高产技术研究及推广严重落后,主要是因为对优质稻新品种选育工作投入不够。陈远孟等(2004)指出广西优质稻存在优质不高产、高产不优质和直链淀粉含量普遍偏低等问题,提出通过提高植株光合作用效率和导入直链淀粉含量基因型的解决方法。刘福平等(2007)对四川省优质稻区试参试组合和达到国标三级品种现状进行分析,提出四川省优质稻育种和生产存在产量低、稳产性差,米质指标不稳定等问题。陈达刚等(2008)提出,广东省优质稻产业化发展应加强新品种选育攻关,完善高产栽培技术体系,建立企业运行机制等。刘广林等(2012)通过分析广西优质稻2009~2012年统计数据,提出提高千粒重以提高单产、加大资金投入、提高育种技术和现代生物技术应用等建议。秦延春(2013)建议应加强组织领导和政策扶持力度,加快优质稻米新品种的选育,建设优质稻米生产基地,以促进广西优质稻的发展。龚亚丽等(2014)分析汉中市水稻育种现状,指出汉中市存在名优特稻种资源优势缩减问题,应大力开展香米、黑米、香糯等特种米育种。林忠成(2015)根据苏南地区优质稻生产现状,提出需要加快优质品种引进与更新,开展无公害稻米研究,建立无公害示范基地,打造品牌和提升精加工技术等建议。【本研究切入点】广西优质常规稻正处于快速发展阶段,一些优质品种逐渐被人们认可,但在生产过程中仍存在产量偏低、品种抗病性差、优质香稻和功能型稻米品种缺乏等问题,而关于优质常规稻育种连续性研究的报道较少见。【拟解决的关键问题】对广西优质常规稻育种现状进行深入系统的统计分析,对育种方面现存的一些问题提出对策建议,旨在为广西优质常规稻育种的关键技术探索及其研究方向提供参考依据。
1 研究方法与数据来源
1. 1 研究方法
本研究通过文献资料查阅、数据库检索和实地调查等方法搜集数据。对国家水稻数据中心公布的广西2006~2015年通过审定的优质常规稻品种数据,以及自有品种的实地调查数据和已发布的与优质常规稻相关文献数据,采用Excel 2007进行整理归纳和统计分析。
1. 2 数据来源
研究数据主要来源于国家水稻数据中心发布的2006~2015年广西审定通过优质常规稻品种的主要米质、抗性和区试产量数据;广西优质常规稻相关的文献资料;广西农业科学院水稻研究所现存的优质常规稻区试相关数据,以及实地调查报告和工作总结。
1. 3 米质达标率分析
根据垩白率、垩白度、直链淀粉含量和胶稠度等指标达国标的情况,可以了解某一阶段的综合米质,并通过以下公式计算米质国标等级达标率:
P=Nx/Ax
式中,P表示米质国标等级达标率,其数值越高表明指标的改善越明显,反之则表现为相对退步;N表示优质稻达标数,A表示通过审定的优质稻总数,x表示时间段。
2 结果与分析
2. 1 综合米质分析
从表1可以看出,与2006~2010年相比,2011~2015年广西育成优质常规稻的糙米率和整精米率指标趋于稳定,维持在国标2级及以上水平,无等外级别出现;垩白率的国标1级指标达标率下降18.4%,國标2级指标达标率上升138.0%,国标3级指标达标率下降52.7%,整体趋势下降;垩白度改善不显著,与前5年状况持平;胶稠度指标提高显著,所有品种均达到国标1级水平;直链淀粉含量指标进步明显,开始出现国标1级指标,国标2级和3级指标分别增长42.0%和114.5%,等外级别占比下降49.0%。可见,广西优质常规稻综合米质水平改善明显,个别米质指标有待提高。
2. 2 产量水平分析
我国相对封闭的稻米市场环境和人多地少的基本国情决定了优质常规稻育种在重视米质提高的同时,必须注重产量的提升(程永盛等,2005)。由表2可知2006~2015年广西审定通过的优质常规稻品种的区试产量情况,与2006~2010年相比,2011~2015年优质稻品种在产量上明显提高,平均产量达6910.0 kg/ha,特别是2014年通过审定的优质稻品种桂育9号,其在百色田阳百亩连片验收产量为9285.0 kg/ha,被评为2014年度广西十大优质稻米品种,实现了广西优质常规稻产量和品质的新突破。
2. 3 穗粒指标分析
从图1和图2可以看出,2006年以来每公顷有效穗呈波动下行趋势,而每穗粒数呈波动上升趋势。2015年每公顷有效穗数为256.5万穗,比2006年的297.0万穗下降了13.6%;2015年每穗粒数为181.4粒,比2006年的154.4粒提高了17.5%,2011~2015年间趋势尤为明显,有效穗数和穗粒数指标呈背离走势。表明近年来广西优质稻育种在选择穗粒指标上趋向于大穗型;在植株选择上,重视高效栽培种植,选择穗大分蘖力强的品种,为植株提供了更多的生长空间,有效穗数比例和每穗粒数得到提高,最终产量得到有效提高。
3 广西优质常规稻育种存在的问题
3. 1 粒型与国际品牌存在差距
近年来广西选育的品种在粒型上已经有所改观,逐步向大长粒型靠拢,但是一些品种的千粒重仍然处于≤20 g水平。提升产量的关键在于粒型的改良。21世纪初育成的小粒丝苗米型优质稻品种七桂占、桂华占、桂丝占和油占8号基本完成了优质常规稻品种第一阶段改良,但是这些品种与泰国香米系列和巴斯马蒂系列(粒长大于7.0 mm)等国际著名优质品种相比,主要表现在粒长上的差距,属于短粒型。在高端米市场需求上,超长粒型品种仍处于空白状态。
3. 2 个别米质指标不匹配
根据两广乃至国内的消费习惯,消费者更倾向于外观透明秀美、口感软硬适宜的优质且食味度高的稻米品种。但是在实际选育过程中各米质指标的相互关系不甚明了,在达到某一指标时,其他指标有可能下降。广西选育的品种虽然在米质综合评价中能够达到国标1级或者国标2级,但个别米质指标的稳定性和匹配性仍存在较大不足。如表3中所列的2015年通过审定的优质稻品种,其垩白率和垩白度指标明显不稳定,垩白率和垩白度最高值和最低值的比率分别达到19.0和10.5,而在直链淀粉含量指标上均出现含量偏低的情况,平均值仅14.6%,与大部分国标1级指标不相匹配,特别是桂禾丰,其其余指标均为国标2级及以上,但直链淀粉含量为14.2%,处于等外状态。由此导致个别米质指标相差甚远,很少能够做到相互匹配。
3. 3 品种抗病性差
广西一直以来是稻瘟病和白叶枯病的重灾区,水稻每年因此造成很大损失。现在推广种植的通过审定的品种抗性多数在感和中感以上级别,因此选育抗病水稻品种已成为减少损失的直接、有效手段。从表4可以看出,广西优质常规稻品种在稻瘟病抗性上整体处于感以上水平,2006~2009年所有品种均表现高感;2010~2014年有所改观,抗性表现为感—高感;2015年育成的品种无高感品种出现,个别品种出现中感指标,表明稻瘟病抗性逐渐受到育种者关注。在白叶枯病抗性上整体表现较差,无抗品种出现,多数处于感—高感级别,2012~2013年稍有改善,2014~2015年育成的品种多数出现倒退现象。可见,在稻瘟病和白叶枯病抗性上存在的问题仍不容小觑。
3. 4 优质香稻品种缺乏
传统香稻因具有清香可口、品质优良等优点为广大消费者所喜爱。2000~2011年广西优质香稻育种成效显著,先后育成19个优质常规香稻品种,占育成优质常规稻品种的38.8%(刘广林等,2012)。但由于已知香味基因的不完善性,使香味基因不能完全按照实验设想进行遗传,加之产量和抗性的劣势,香味和米质不相匹配,且优质的香稻材料一般经济性状较差,需要改进的性状较多,常规的育种方法难以取得理想的育种成效(陈远孟等,2007)。以上因素使得2011~2015年香稻品种寥寥,且很难通过区试,从而导致市场上急需的优质香稻品种缺乏。
3. 5 功能型稻米品种开发严重落后
解决温饱后人们逐渐追求健康优质的保健类型大米,但功能型米的开发未能满足人们的需求,在功能米开发上取得的成果有限。市场上可见的为数不多的功能米产品主要是通过外源补充的方法生产,功能型富集稻米育种工作进展缓慢。广西是天然的富硒地区,拥有全国圈定的特大面积连片富硒土壤区域,但相关研究刚刚起步,很多关于富铁、锌、硒、钙大米的研究还停留在试验阶段,虽然收集了一些高富集材料,但真正得到应用或通过审定的高富集功能米几乎为零,富硒品种研究的成果较其他省市落后甚远。
4 广西优质常规稻育种策略
4. 1 重点改良粒型
邹小云等(2006)研究发现,千粒重与胶稠度和糙米率呈显著正相关,而与垩白度、垩白率、直链淀粉含量和整精米率未呈显著相关。因此提高千粒重与改善品质可以同步进行,应以提高千粒重作为提高优质常规稻产量的突破口,育成长粒型高产优质常规稻品种,达到同步提高优质稻品质和产量的目的。长粒型高档优质稻的育种策略是用“粗长粒”补偿由于“细长粒”导致的千粒重减小,将谷粒长度提高到0.8 cm以上,从而提高千粒重,并保证米质和产量的稳步提升。另外,根据优质常规稻高端市场需求,育种上应选择谷粒长在1.0 cm以上、长宽比在4.5以上的材料来填补高端优质米的品种空白。
4. 2 降低垩白度和垩白率,选取中、低直链淀粉含量和高胶稠度的材料
廣西属华南双季稻区,水稻灌浆成熟期处于高温高湿季节,高温逼熟的直接结果是稻米垩白度和垩白粒率高、透明度低,大、长粒品种的这些缺陷表现尤其明显。因此广西高端优质常规稻育种应以小粒型丝苗米为突破口,通过杂交和筛选,选育低垩白粒率和垩白度的品种,从而达到提高稻米品质的目的;通过与国际名牌大米比较,发现名牌品种的直链淀粉含量在18.0%~20.0%,属中等直链淀粉含量,而广西选育的优质稻常规品种直链淀粉含量偏低(小于12.0%)或偏高(大于18.0%)比较少,大部分品种的直链淀粉含量处于中等偏低(12.0%~18.0%)范围,属软米型品种,而在以稻米为主食的亚洲地区,人们喜欢消费直链淀粉含量为14.0%~16.0%的软米型品种。另外,广西选育的优质常规稻品种胶稠度总体上偏低,平均为75.3 mm,低于国际名牌米的平均值83.5 mm(表5),多数水稻品种煮成的米饭偏硬、黏性小、口感差。因此在育种选择上要尽量选择中等偏低直链淀粉含量和高胶稠度的材料,且二者要相匹配。
4. 3 提高稻米的整精米率
随着市场上高端优质米需求的增大,长粒型稻米成了高端市场不可或缺的一部分,但是粒长越长,稻米的加工品质就会随之越低,碎米率会增加。稻米的整精米率是水稻品种加工品质的核心指标,其高低也可反映稻米的外观品质、食味品质及商品经济价值,同时也是大米加工企业的主要关注点,直接影响稻谷的收购价格、稻米的经济价值及各方收益,因此提高稻米的整精米率指标至关重要。胶稠度除与稻米的食味口感相关外,还与稻米的整精米率有关,适当提高胶稠度可增加稻米韧性从而提高稻米的整精米率。另外,通过引进和研发新型的低温稻米加工设备、注重栽培方式,合理施用有机肥和研发配套施肥技术、在稻谷成熟率达90%以上收割、低温储存使稻谷水分控制在12%~14%等措施也可有效提高稻米的整精米率。
4. 4 提高品种的抗性,尤其是抗稻瘟病性能
广西一直以来是稻瘟病的高危地区,稻瘟病发生后传播速度快,近年来有回升趋势。2014年桂东、桂东北及右江河谷等在历史上发病严重区域及种植抗病性差品种面积较大的稻作区发生了严重的稻瘟病,博白、象州等县局部地区出现了“落窝”现象。预防稻瘟病最直接且经济有效的方法是通过选育抗病品种来进行综合防治。在常规稻抗性育种方面应予以高度重视,对国内外优秀的优质稻种质资源应积极进行发掘,不断引进广谱高抗稻瘟病且米质优的新型种质材料,加大抗性育种力度,如引进东北龙粳系列等抗病性好的粳稻品种进行粳籼杂交;建立抗稻瘟病育种筛选基地,结合已知的抗稻瘟病基因Pi2、Pi5、Pita等利用分子辅助育种开展抗性基因筛选;加强与植保相关专家的交流与合作,通过研究常规稻与杂交稻在抗病性上存在差距的机理等途径加快解决优质常规稻在稻瘟病等抗性上的育种难题,培育出高产、优质、高抗的优质稻新品种。
4. 5 引进与开发优质香稻品种
把握市场风向标,了解消费者市场需求,利用传统香稻种质资源改良当前的稻米品质,加大优质香稻品种的研究和选育力度。不断丰富优质香稻种质资源遗传多样性材料,注重其特征、分子标记、配合力及相关香味基因定位等方面的研究,通过引进国内外优质香稻资源来加快优质香稻品种选育进程和调整生产结构,以满足市场对优质香稻日益增长的需求。同时,必须重视对国际知名品牌的相关研究,特别是重点利用印度巴斯马蒂香米和泰国茉莉香米资源,使育种工作者在选育优质香稻品种上少走弯路;开发标准实用且准确率高的香味性状检测方法来取代咀嚼法,减少因主观判断带来的误差;研发配套的优质香稻栽培保优技术;寻找与香味基因紧密连锁的分子标记,研究香稻爆米花、紫罗兰、茉莉花等香型的香味成分、差异性及遗传规律,应用分子标记辅助育种,结合常规育种手段,加快优质香稻品种育种效率。
4. 6 开发功能米
开展功能稻品种选育,满足市场富铁、富硒、富锌、富钙功能米的品种需求。鉴定筛选出高富硒等功能稻育种材料,以这些材料为亲本与高产优质亲本进行杂交,在育种圃中分离后代择优选择获得优良品系。对功能米进行开发首先必须探明土壤中元素含量,合理规划,科学筛选(刘永贤等,2015),材料含量指标测定应以精米为准;开展专题科技攻关,确保功能米开发的安全性,特别是加强水稻在孕穗期和灌浆期对硒吸收值的生理研究,保证硒吸收量在安全可控范围内;加强国际与区域合作,引进比原子光谱法更先进的元素含量检测技术和优质功能型稻种材料;利用广西富硒土壤资源优先开发富硒大米,逐渐由外源补硒向内源吸收过渡,探索、完善相关栽培技术和育种手段并带动其他功能米开发。开发的技术关键是将口感、香味、营养元素及食品安全结合起来,使稻米不仅品质优良具备养生功能,而且在产量和抗性上也能达到要求。
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(责任编辑 邓慧灵)