广东常规稻的回交育种

李 宏，周少川，王重荣，黄道强，王志东，陈宜波，赵 雷，龚 蓉，潘阳阳

（广东省农业科学院水稻研究所/广东省水稻育种新技术重点实验室，广东广州510640）

1978—2018 年41 a 间，广东省共审定了324 个常规稻品种，其中，航香糯、粤航1 号、华航1 号等3 个品种由空间诱变育成，野籼占8 号、巴太香占、特青2号等14个品种由系选育成，桂朝2号、七山占、粳籼89、粤香占、黄华占等307 个品种均由杂交育种法（单交、复交、回交）育成［1］。杂交育成品种数量占整个常规稻品种数量的95%，杂交育种无疑是应用最广泛、成效最显著的育种方法。在杂交育种中，由回交法育成的品种仅有玉香油占、华小黑、美香占2 号、双银占、华标1 号，粤标5 号等6 个品种［1］，回交育成的品种在整个杂交育成种的占比不到2%。本文简述了回交种及回交导入系的培育过程，分析了回交品种及导入系的相关情况，提出了回交育种的合理程序。

1 回交品种及回交导入系的培育进程

2005 年前的27 a 间，未有回交品种通过审定，2005 年后，玉香油占等6 个回交品种相继通过审定。同时构建了丰矮占1 号回交导入系群体。

玉香油占2005 年通过广东省品种审定（粤审稻2005013），由广东省农科院水稻研究所超级稻育种研究室育成，其品种来源为“TY36/IR100//IR100”。1999 年选用水稻与玉米远缘杂交后代变异中间材料“TY36”为母本，它具备结实率高，前期早生早长，植株高大，茎秆粗壮，叶片长、宽、厚、直的优点，但分蘖偏少，米质较差；选用国际水稻所的优质抗病种质IR100 作父本，其优点是米质优，抗病性强，但植株较矮小，产量偏低，通过人工杂交后再用父本回交育成［2］。供体及受体亲本均未审定。

双银占2009 年通过广东省品种审定（粤审稻2009029），由广东省农科院水稻研究所超级稻育种研究室育成，其品种来源为“固优占/银晶软占//银晶软占”［1］，具体育种过程未查阅到相关文献。受体亲本银晶软占2006 年通过广东省品种审定。

美香占2 号2006 年通过广东省品种审定（粤审稻2006009），由广东省农科院水稻研究所新品种选育研究室育成，其品种来源为“Lemont/丰澳占//丰澳占///丰澳占”，自1998 年早季起，笔者研究室以Lemont 为供体，分别以广东省审定品种绿黄占，丰澳占，特三矮2 号，特籼占13，绿源占，粤香占，丰矮占等10 个籼稻高产品种为轮回亲本杂交，连续回交2 次，按系谱法种植选种，其中丰澳占衍生组合育成了美香占2 号［3，4］（育种进程见图1）。受体亲本丰澳占1999 年通过广东省品种审定。

图1 美香占2 号的培育过程

丰矮占1 号回交导入系由广东省农科院水稻研究所新品种选育研究室构建，为全球分子育种计划的一个重要组成部分［5］，从2000 年早季起，以广东审定品种丰矮占1 号（简称FAZ，粤审稻1997002）为轮回亲本，分别与全球分子育种计划中来自世界各地的50 个品种如IR5802513、PSBRC28、Amol3、 沈 农89366、IR64a、Bg94-1、Gang16、Doddabyranellu、中123、C71、广 122、原粳7、PUSA、Phalguna、Y134、Bg300、CS94、IR64、Q5、BR24、C418、粤香占、OM1706、OM1723、IRAT352、PSBRC66、ASD16、Bg304、特青、Kholemarshi、C70 等进行杂交，连续回交3 次，按系谱法种植［6-8］（育种进程见图2）。构建完成2 650 份回交导入系。

图2 丰矮占1 号回交导入系的构建

华小黑1 号2005 年通过广东省品种审定（粤审稻2005015），由华南农业大学农学院育成，其品种来源为“华粳籼74/联鉴33//华粳籼744”，该品种是以华粳籼74 为母本，以联鉴33 为父本杂交后，通过分子标记辅助选择技术与回交育种相结合，以华粳籼74 为父本连续回交4 代后再经6 代自交选育而成的常规种，华小黑1 号种皮紫黑色，除种皮性状改良外，其产量、农艺性状与华粳籼74 相当或基本相似［9-12］。受体亲本华粳籼74 于2000 年通过广东省品种审定。

华标1 号2009 年通过广东省品种审定（粤审稻2009033），由广东省植物分子育种重点实验室育成，其品种来源为“（华粳籼745/Lemont）/（华粳籼745/中4188）”，华标1 号以2 个单片段代换系之间杂交进行聚合育种，经分子标记辅助选择获得双片段聚合系而成的。其亲本是以华粳籼74 为受体亲本，分别以Lemont 和中4188 为供体亲本，经连续4 次回交和1 次自交，通过分子标记辅助选择筛选出的单片段代换系［9-12］。

粤标5 号2015 年通过广东省品种审定（粤审稻2015031），由广东省农科院水稻研究所抗病育种研究室和华南农业大学资源环境学院共同育成，其品种来源为“粤丰占5/C101A51”，2007 年晚季以粤丰占为母本，以携带瘟病抗病基因 Pi2 的单基因系C101A51 为父本，获杂交F1。以粤丰占为轮回亲本，从回交第1 代起用基因紧密连锁的分子标记RM7311 检测后代，对含有目标基因的杂合株连续回交4 代后，选取农艺性状较好的含目标基因植株自交，同时进行抗性鉴定。经5 代自交加代后，于2012 年早季获得农艺性状较好、抗病的Pi2 基因纯合系［13，14］。受体亲本粤丰占2001 年通过广东省品种审定。

2 回交品种及导入系的相关情况分析

华小黑1 号、华粳籼745/Lemont、华粳籼745/中4188、粤标5 号可视为同一大类，育种者采用同样的育种程序，4 次连续回交，受体亲本为审定品种。3 个品种都综合了亲本的优点，但未能超越亲本。粤标5 号的培育过程，分子标记跟踪的是供体所带的目标基因—稻瘟病抗性基因Pi2，属教科书回交育种的经典事例［15］。华小黑1 号、华粳籼745/Lemont、华粳籼745/中4188 则来源于染色体单片段代换系（single-segment substitution line, SSSL）文库的水稻设计育种平台，在构建SSSL 文库时，分子标记跟踪受体亲本和供体亲本的染色体片段，确保供体染色体单片段的导入。华小黑是在培育SSSL的过程中发现1 份紫色种皮的SSSL，其携带来自黑米亲本联鉴33 第4 染色体的一个代换片段，该片段上包含紫色种皮基因Pb［12,16］。华粳籼745/Lemont则是携带来自Lemont 第6 染色体含Wx-20G和alk基因的代换片段，华粳籼745/中4188 携带来自中4188 第3 染色体含gs3基因的代换片段和第8 染色体含有gw8基因的代换片段。华标1 号聚合了该三片段聚合系的4 个基因。华小黑1 号、华标1 号并不属于传统意义上的回交育种，传统意义上的回交育种通常在育种过程中对目标性状或目标基因进行选择。

玉香油占、双银占可视为另一类，相同的育种者采用同样的育种思路和程序，1 次回交，受体亲本为父本，受体亲本综合性状优于供体亲本。不同之处：双银占的受体亲本是审定品种，双银占的性状未超过双亲，而玉香油占的受体亲本未审定，玉香油占产量超过双亲TY36 和IR100，并且与其他推广品种相比还具备优势，在生产上大面积推广种植。

美香占2 号的培育，采用2 次连续回交，受体亲本为审定品种并作父本。受体亲本作父本有以下优点：①在第1 次杂交中，采用Lemont 为母本，可避免假杂种和窜粉杂交的情况。因Lemont为热带粳稻，花时迟于广东本地品种，若作父本授粉，田间操作时因忙乱而导致授粉太早，实际上未授上Lemont 的花粉，导致假杂种和其他花粉的窜粉杂交。②在第2 次杂交中，采用F1为母本，获得的BC1F1基因型的类型最丰富、差异最大。反之，若以F1作父本，温烫去雄杂交获得的杂交种子中，花时早、花粉萌发快的父本基因型已获得种子，杂交后代的分离产生了偏态，对非农艺性状进行了选择，影响了对农艺性状的筛选［17］。③在第3 次杂交中，采用BC1F1为母本，获得的BC2F1基因型的类型丰富、差异大，原因与上同，此外，田间操作时会自然而然地选择植株矮、分蘖多、生育期相当的单株进行温烫去雄杂交，因这样工作效率高，这种选择与对农艺性状选择是一致的。在育种过程中，对BC1F1～BC2F5共6 个世代进行了严格的理想株型选择和食味品尝筛选，但对BC1F1的选择力度较小，从12 个单株中选择了1 株作母本用于杂交，而且对BC1F1的选择仅在开花期进行，未进行成熟期的筛选，并且成熟期的选择更加重要，BC1F1用于杂交是值得商榷和不宜提倡的。对BC2F2的选择力度较大，从1 000 个单株群体中选择了10 余个单株入选BC2F3。美香占2 号产量超过低值供体亲本Lemont，食味品质性状超过双亲，并可与泰国茉莉香105 媲美，在生产上大面积应用，从2015 年到2020 年连续5 a 广东省年种植面积居首位，累计种植面积超133.33 万hm2。美香占2 号已连续获得首届、第二届全国优质稻品种食味品质鉴评金奖。其育种计划采用的是“一供体，多受体”回交育种模式。

FAZ 回交导入系的构建，采用3 次连续回交，受体亲本为审定品种并作母本。尽管回交导入系的株系数多达2 650 个，但综合性状不理想，不及受体亲本FAZ。采用FAZ 作母本的好处仅仅是提高了田间去雄杂交的工作效率，可集中在一个种植小区完成母本的去雄。值得注意的是在导入系中的FAZ4/粤香占，其综合性状不突出，反而有育种者通过粤香占/FAZ 组合育成了粤丰占（粤审稻200107）。其主要原因FAZ4/粤香占的构建过程未加选择，而粤香占/FAZ 的后代则加强了筛选。说明亲本间遗传距离近的情况下，单交比回交有效。育种者偏好亲缘关系近的亲本应用，采用单交和复交多，回交法应用少，这是回交育成的品种在整个杂交育成种的占比小的最主要原因。FAZ 回交导入系的构建也不属于传统意义上的回交育种，因构建过程无目标性状的筛选，而是在导入系稳定后鉴定性状。FAZ 育种计划采用的是“多供体，一受体”回交育种模式（表1）。

3 回交育种的合理程序

综合玉香油占、美香占2 号的成功经验及FAZ回交导入系的失败教训，提出了下列回交育种的程序，阐述其合理性。

3.1 回交育种计划，应采用“多受体，少（一）供体”的杂交育种模式，受体亲本（Recipient parent,简称R）与供体亲本 （Donor parent,简称R） 遗传距离较远，受体亲本选用审定品种，供体亲本为特色外源材料，供体亲本的选择必须慎重精准，查阅和总结历史上的品种育成系谱有助于供体亲本选择。

3.2 回交过程应将受体亲本作父本。优点：①不必在意田间操作中假杂种的存在，即使存在假杂种，若回交次数是3 次，其后代的来源无疑是D/R、D/R2、D/R3、D/R4四种，但不可能是受体亲本本身，不影响和干扰育种的；②避免可能存在的、不必要的非农艺性状选择。若以F1、BC1F1等杂合态基因型作父本，温烫去雄杂交获得的杂交种子中，花时早、花粉萌发快的父本基因型已获得种子，杂交后代的分离产生了偏态，对非农艺性状进行了选择，影响了对农艺性状的筛选［17］。

3.3 回交次数控制在3 次及以下，回交育种要具备一定大的规模。回交次数太多，遗传背景与轮回亲本太近似，无法产生超亲性状。按过去单交育种的经验，大约50 个单交可育成一个超双亲的品种，因此，回交育种因具备一定大的规模。

3.4 回交后代的分离群体要种植大群体，并要施加选择压。若回交1 次，采用F1与受体回交获得BC1F1。因F1的配子基因型的类型最丰富、差异最大。若回交2 次，BC1Fn 遗传上稳定后与受体回交，获得BC2F1；若回交3 次，BC1Fn 遗传上稳定后与受体连续回交，获得BC3F1（图3）。回交后代BC1Fn，BC2Fn，BC3Fn为定型稳定品系。培育BC3Fn的过程，是一个“连续杂交、自交选择稳定、再连续杂交、再自交选择稳定”的过程。

图3 回交育种程序

4 讨论和结论

广东常规稻育种，回交育成品种的数量占比低，其原因有：①育种者偏好利用亲缘关系近的亲本，杂交后代遗传稳定快，育种周期短，利用单交育种就能取得成效，不需回交育种。②回交育种的程序不太合理科学，导致回交育种成效差。③设定的目标性状过于狭窄和普遍化，比如稻瘟病抗性，这是育种者都关注和重视的性状，几乎全部审定品种都具稻瘟病抗性，限制了回交育种的应用。

回交育种要取得更大成效。需采用远缘亲本以扩大育种材料的遗传基础，应用合理科学的育种程序以提升育种的成功率，发挥育种者的育种经验并借助分子标记手段跟踪多个目标基因，实现获得超亲性状的育种目标，育成具有突破性的、与当前推广品种同质化程度不高的水稻新品种。