临稻系列粳稻种质资源创新利用及新品种选育

冯尚宗，左振朋，张民阁，王晓弟，周伟，王世伟

（1.临沂市农业技术推广服务中心 山东 临沂 276000；2.山东省农业广播电视学校 山东 济南 250013；3.沂南县水稻研究所 山东 沂南 276300；4.郯城县农业技术推广中心 山东 郯城 276100）

民以食为天，食以粮为先[1]，我国有60%的人口 以大米为主食。我国是水稻生产和消费大国，水稻种植面积约占世界水稻种总植面积的20%，总产量约占世界水稻总产量的33%，均居第一位；同时，我国又是大米主要出口国之一[2，3]。临沂是山东省水稻生产第一大市，常年水稻种植面积约4.67 万hm2，单产水平一般为8 250～9 750 kg/hm2。

作物增产和品质改善的根本途径在于培育新品种，而培育新品种的关键措施又在于种质资源利用的突破[4，5]。如何在稳定水稻产量的基础上，提高稻米的外观品质、食味品质和抗病性，满足社会发展和人民生活的需求，增强稻米在国内外市场的竞争力，已经成为农业科研部门急切需要解决的问题[6]。为了解决水稻生产中存在的这些问题，临沂市农业技术推广服务中心、山东省农业广播电视学校、沂南县水稻研究所和郯城县农业技术推广中心协作（以下简称“项目组”），利用自身品种资源优势和育种经验，围绕丰、优、抗、早的育种目标，坚持引进利用与改造创新相结合，采用系统育种、杂交育种、物理辐射、化学诱变等多种育种方法，选育出了临稻11 号、临稻16、临稻17、临稻18、临稻20 等十几个有重大影响力的水稻新品种。特别是经过7 a 系统选育，育成了抗条纹叶枯病的优质高产新品种临稻11 号，解决了山东省粳稻区受水稻条纹叶枯病流行为害的重大难题。以临稻11 号和淮稻6 号为亲本选育的临稻16，具有高出米率、早熟、商品性好、高产稳产、适应性强等优点，连续6 a 成为临沂市水稻当家品种，弥补了半直立穗型品种高产但出米率低的缺点，也为鲁南苏北直播稻的推广应用奠定了基础[7]。

1 粳稻种质创新途径

种质创新是品种选育的关键。利用优质性状互补的亲本材料及优异种质资源，以理想株型与杂交优势利用相结合为重点，充分扩大和丰富遗传背景；以亲缘关系疏远、地理距离较远、生态类型不同、株型差异较大、目标性状突出、优点多且优缺点能有效互补为原则选择亲本[8]。选择基础材料较好的在国内外大面积推广和具有优异遗传背景的种质或品种作为辐射亲本，利用辐射诱变创制新种质，改造个别不良性状，结合常规育种和生物技术等手段，提高优良性状的选择效率，定向选育高产、优质、高效、环境友好型新种质、新品系和新品种，选育出了临稻11 号、临稻16、临稻17、临稻20、临稻25 等具有突破性的粳稻新品种（系）。

1.1 辐射诱变

通过辐射诱变创制新种质并培育新品种是水稻育种的重要途径之一。辐射诱变可获得常规育种方法不易得到的农艺、生育期、品质、抗性等性状优良或具有特异性状的突变种质资源。通过辐射诱变获得的新种质通常对逆境适应性强，可直接或间接培育成新品种（系），如此可提高育种速度，扩展育种方向[9]。

临稻16 的母本临稻11 号就是从辐射镇稻88 优异变异株中选育而成的集高产、优质、多抗于一体的粳稻品种，具有抗条纹叶枯病、耐肥抗倒、稳产性好、利于机械化收获、广适性好等特点[10]。1996 年项目组引进高产、优质、多抗水稻品种镇稻88，多点试验调查其最大病株发病率仅为0.25%，明显低于当时主栽品种临稻4 号的最大病株发病率（10.35%），表明镇稻88 对条纹叶枯病有明显的耐受性，含有抗水稻条纹叶枯病的有利基因。然而，镇稻88 在鲁南稻区种植时缺陷也十分突出，表现为生育期偏长、结实率较低，因此生产上急需对其进行改进，培育出一个熟期适宜、抗条纹叶枯病的品种来替代当地应用了近20 a 的临稻4 号。

1996 年冬项目组利用镇稻88 作为抗条纹叶枯病病毒的基因供体，利用辐射、杂交组配、回交、穿梭育种等多种手段，于1999 年在1 000 多株镇稻88 的辐射后代中发现了13 株优异变异株表现早熟、生长茂盛，其中99-1、99-2 和99-3 的丰产性、抗病性和熟期表现较为突出。1999～2003 年通过连续5 a 的观测记载发现，99-3 品系的条纹叶枯病株发病率一直稳定在0.25%～0.5%，表明该品系稳定获得了镇稻88 的抗条纹叶枯病基因。2001 年99-3 品系参加山东省水稻区域试验，各点均表现抗条纹叶枯病、早熟、高产。2004 年99-3 品系通过山东省品种审定，定名为临稻11 号。临稻11 号稳定继承了镇稻88 的条纹叶枯病抗性基因，率先实现了高产与抗病的结合，为山东水稻生产基本控制条纹叶枯病发生与为害做出了历史性贡献。经山东省农业科学院植物保护研究所抗病性鉴定，临稻11 号高抗条纹叶枯病，中抗稻瘟病。

以临稻11 号为育种材料先后育成了临稻16、临稻17、宏实3 号、宏实4 号和沂43 等高产优质粳稻新品种（系），均抗水稻条纹叶枯病。临稻16 和临稻17 于2009 年通过了山东省品种审定。以宏实3 号、宏实4 号和沂43 为基础材料选育的粳稻新品系临秀58、临秀59、临秀325、临秀2126 和YS21435，在2018 年山东省和黄淮中研联合体品种试验中，表现出抗条纹叶枯病和稻瘟病，优质、高结实率、高产、广适等特点。

1.2 系统选育

淮稻6 号（原名淮6329） 为临稻16 的父本，由江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所用武育粳3 号//中国91/盐粳2 号复交选育而成，具有株型集散适中、分蘖力强、结实率高、抗病性好、熟期适中等优点[7]。淮稻6 号株高95 cm 左右，茎秆坚韧，抗倒性好，株型集散适中，叶片较挺；分蘖力较强，最高茎蘖数450 万～480 万个/hm2[11，12]，成穗率高（一般可达75%～80%）；穗粒结构协调，平均有效穗数约360 万穗/hm2，实粒数100～120 粒/穗，千粒重28 g；田间对白叶枯病和稻瘟病均表现出良好抗性。淮稻6 号的突出优点是结实率高，后期转色好，熟色熟相俱佳[13]。

1999 年项目组引进该品种，之后通过2 a 的田间单株鉴定，分离出了结实率约93%、千粒重约30 g 的淮稻6 株系，定名为淮稻6-6。其携有高结实率和高千粒重的优势基因。

1.3 分子标记辅助育种

2011 年利用分子标记辅助选择技术改良淮稻6-6的条纹叶枯病抗性，培育抗条纹叶枯病的粳稻新种质。以优质粳稻品种临稻11 号为条纹叶枯病抗性基因Stv-bi的供体，采用杂交、定向回交育种策略，改良高产但易感病品种淮稻6-6 的条纹叶枯病抗性。在分离世代中，利用与Stv-bi紧密连锁的SSR 及STS 分子标记H11-8、H11-12 和H21 进行跟踪检测，并结合田间条纹叶枯病抗性鉴定以及农艺性状的系统选择，将抗性基因Stv-bi转移到淮稻6-6 中。采用分子标记辅助选择，从混合改良群体中筛选出42 个具有Stv-bi纯合基因型的改良株系，其抗病性状与临稻11 号相近，结实率、千粒重和落黄与淮稻6 号相近。利用分子标记辅助选择技术可显著提高抗性改良的预见性和准确性，缩短育种年限，加快育种进程。新育成的淮稻6-6 抗性改良系，为条纹叶枯病抗性育种提供了重要的遗传资源。

2 粳稻种质创新实例——临稻16

2.1 临稻16 的选育

临稻16 是在选用综合抗性好的亲本材料基础上，通过塑造理想株型，优化产量构成因子，导入临稻11号和淮稻6-6 的抗性基因，采取当地鉴定与异地鉴定相结合、自然鉴定与诱发鉴定相结合，聚合多种优良性状，根据丰产性结合早熟性、抗性和外观品质、落粒性等目标性状，有性杂交系统选育而成。

2001 年以临稻11 号为母本、淮稻6-6 为父本杂交，南繁得9 株F1。2001 年冬在海南种植F1得F2，混收大区。2002 年在沂南县大庄镇沟崖村种植F2，在F2分离优异性状的单株中选择210 株（F3）。2003 年在沂南县大庄镇沟崖村种植203 个小区，从中确定了3 个小区整体符合目标，通过条纹叶枯病田间抗性鉴定以及农艺性状的系统选择，共选择优异单株32 株（F4），分别标记为HS-1、HS-2、……、HS-32。2004年在沂南县大庄镇沟崖村种植32 个F4小区，其中HS-1、HS-7 和HS-29 抗条纹叶枯病表现较好，感病率约1%；结实率高，均＞90%。由于HS-7 田间检测稻瘟病发病较重，HS-29 室内检测垩白率超过50%，因此将二者淘汰，只保留HS-1 小区作为后代选择区。2005 年在沂南县大庄镇沟崖村从HS-1 群体中筛选出千粒重＞28 g、垩白率＜40%、条纹叶枯病病株发病率＜1%的单株38 株，分别标记为HS-1-1、HS-1-2、……、HS-1-38，其中，HS-1-9 和HS-1-22 小区综合性状近似且突出，后经室内考种，选送HS-1-22 参加2006 年山东省水稻中晚熟组区域试验（参试名称HS-1），后定名为临稻16（审定编号：鲁农审2009028）。

2.2 临稻16 的特征特性及应用

临稻16 属中熟中粳常规品种，在临沂稻区做麦茬手插稻种植全生育期150 d 左右，较临稻10 号早熟5～7 d，具有高出米率、早熟、商品性好、高产稳产和适应性强等优点。临稻16 株型结构良好，株高100 cm左右，株型集散适中；茎秆坚韧，基部节间短；叶片分布均匀，通透性好，叶片功能期长；前期灌浆慢，后期灌浆速率高，上熟快，子粒饱满；穗粒结构合理，有效穗数330 万～375 万穗/hm2，实粒数100～130 粒/穗，千粒重26～28 g，单穗重3 g 左右；抗逆性强，综合抗性好，落黄好，不早衰，耐肥，抗倒性强；米质优良，谷粒较大，谷壳较薄，出米率高，商品性好，碾米品质符合国家二等食用粳稻标准，深受种植户和大米加工企业的欢迎；适应性广，可在山东南部稻区做麦茬稻和夏直播稻种植，也可在苏北、豫中北部进行稻麦两熟栽培，在鲁北做春稻种植[7，14]。

临稻16 具有高产稳产的特性。2004 年沂南县水稻研究所所内品种比较试验，平均单产8 887.5 kg/hm2，较对照豫粳6 号增产13.5%。2006 年山东省水稻区试试验，平均单产8 988 kg/hm2，较对照豫粳6 号增产17.4%；2007 年区域试验，平均单产9 600.0 kg/hm2，较对照临稻10 号增产0.7%；2008 年生产试验，平均单产9 639 kg/hm2，较对照临稻10 号增产4.9%[7]。2009 年临稻16 在莒县实施的全国水稻高产创建工作中，万亩水稻高产示范田单产达到10 885.5 kg/hm2，创造了鲁东南地区夏播粳稻高产的新纪录[7，8]。2012年在临沂市河东区承担的农业部水稻高产创建项目中，经山东省农业厅组织的专家实打验收，临稻16 单产达10 825.35 kg/hm2，获山东省水稻高产创建第1 名。2017 年在郯城县黄墩农场千亩水稻高产开发田，经山东省水稻创新团队专家测产验收，临稻16 攻关田单产达10 794 kg/hm2，示范田平均单产达10 186.5 kg/hm2。

临稻16 熟期早、灌浆快和适应性广的特点为其实施轻简化栽培提供了有利条件，能大大减轻农民的劳动强度。临稻16 弥补了半直立穗型品种高产但出米率低的缺点，连续8 a 成为临沂市水稻当家品种，连续6 a 居临沂市以及山东省水稻推广面积第一位。自2012 年以来，临稻16 在临沂市的种植面积一直稳定在3.33 万hm2左右，约占当地水稻种植总面积的80%。在江苏徐州、连云港、淮安、泰州等苏北及沿淮地区不推自广，种植面积迅速扩大。从大面积生产应用情况看，该品种在淮北及沿淮地区采用麦茬直播或机插方式轻简栽培表现出了很强的适应性，大田表现综合抗性强、熟相好、结实率高、出米率高、产量高、熟期早、避低温、防青枯，生产上更安全，腾茬早，有利于稻麦安全生产和周年高产。近几年，在鲁南、苏北等地做麦茬稻种植，一般单产9 000～10 500 kg/hm2，高产田块产量可达10 500～11 250 kg/hm2。

3 结语

在品种选育过程中，项目组采用1 个关注（关注条纹叶枯病的抗性）、2 个提高（提高产量、提高品质）、3 个增强（增强品种抗病性、增强品种抗逆性、增强品种抗倒性） 的育种策略[15]，采用辐射诱变、杂交育种、系统选育、海南加代、分子标记辅助育种相结合的育种方法，通过引进、鉴定、筛选、创新国内外新近育成的优质和对条纹叶枯病具特异抗性的品种，利用辐射、杂交、回交、复交、聚合杂交等育种技术，以基础亲本为骨干，开发与抗病基因紧密连锁的分子标记，引入优异的抗病虫性状、产量性状，将优良的品质和抗性性状导入高产粳稻品种，达到有利基因的高度聚合，改良现有粳稻品种的品质与抗性，提高其综合性能[16～18]；建立了分子标记辅助选择与田间鉴定相结合的育种选择途径，接种鉴定与自然诱发鉴定相结合的抗性评价体系，提高选择与鉴定的效果；采用早代鉴定和异地加代等技术，加速育种进程；实现了优质、高产、多抗（抗条纹叶枯病、抗稻瘟病、抗白叶枯病） 的集成，育成了具有突破性的临稻系列粳稻新品种。这些新品种推广应用后，加快了当地水稻品种的更新换代进程，提高了稻米的外观品质、食味品质和抗病性，推动了当地以及周边地区水稻生产的发展。