优质抗病水稻新品种福农优404的选育

陈锦文，陈惠清，李坤泰，许桂芳，涂诗航，谢旺有 ，王天生，余文昌，谢少和，候凯强

（1. 泉州市农业科学研究所，福建 晋江 362212；2. 福建神农大丰种业科技有限公司，福建 厦门 361021；3. 福建省农业科学院水稻研究所，福建 福州 350018）

0 引言

【研究意义】水稻是我国最重要的粮食作物之一，每年水稻的种植面积和总产量均居各类作物的前列，在国民经济中占有重要地位[1]。1978—2019年，我国水稻播种面积由0.344亿 hm2下降到0.297亿 hm2，产量却增加了7.27亿t[2]，杂交水稻的研究成功和推广应用，对保障我国粮食安全、维护社会稳定和促进经济社会发展起到了积极的作用[3]。在杂交水稻生产上应用较多的三系杂交水稻的恢复系亲本，大多源于国际水稻研究所IR系统和韩国的密阳系统2个优势种群，利用这2个种群的后代杂交，受亲缘关系较近的影响，遗传基因谱较窄，遗传距离较小，选育恢复系较难有更大的突破[4]。光身稻，又名光叶稻和光壳稻，是普通栽培稻中颖壳、叶片无毛的类型，主要分布在非洲、美洲及我国云贵高原等地，是美国及非洲等地的主栽品种[5]。赵成章等[6]研究表明光身稻普遍具有茎秆粗壮，叶片较厚，光合效率较高，植株抗倒，稻米品质优，亲和性好，穗大粒多，丰产性好等优点，在诸多的水稻种质资源中，光身稻是一个优势种群，是一种能够进一步提高水稻产量的重要种质资源。胡培松等[7]研究认为，光身稻材料是超高产育种的理想材料。刘文炳等[5]研究认为籼稻和光身稻杂交配组具有强大的优势。【前人研究进展】20世纪90年代，中国水稻研究所就与美国Mars公司下属的Uncle Ben’s子公司合作，开展美国光身稻的利用研究，并选育出含光身稻血缘的新品种中鉴98-38，其米质达部颁二级优质米标准[7]。周少川等[8]利用美国光身稻品种Lemont与丰澳占杂交，经系谱法选育出优质香型常规稻品种美香占2号，并在生产上大面积推广种植。陈钊明等[9]利用大穗型材料粤龙与含光身稻血缘的Lemont/特青用复合杂交的方法系谱选育出新品种粤惠占，该品种米质达国标3级，中抗稻瘟病，2005年通过广东省农作物新品种审定。杨远柱等[10-11]用含光身稻遗传背景的明恢63/ Lemont作母本与先恢207杂交，经多年多代穿梭种植，定向培育成华恢451和华恢272，并配制成华优451、K优451、亚华优451、H28优451、T优272、丰源优272及中优272通过省级或国家品种审定，并在生产上较大面积推广种植。陆贤军等利用绵恢502与美国光身稻Lemont杂交，后代经花药培养和病圃稻瘟病抗性鉴定选育而成优质、抗稻瘟病、高配合力及强恢复力的水稻恢复系成恢177，利用该恢复系选育出川香优2号、冈优177、中优177、D优177等组合通过省级或国家品种审定，近年来陆续利用恢复系成恢177配组审定了川作6优177、天龙8优177、臻优177、旌3优177、泸香优177、川农优177、禾丰优177等多个三系杂交稻品种[12-15]。张世辉等[16]通过利用带光壳血缘的中间材料AF6-82/R80与三合占×农香16杂交，经多代系统选择稳定单株再与AF6-82/R80回交，定向选择育成香型优质籼稻品种农香32，该品种2015年通过湖南省农作物审定，并获得大面积推广种植。广谱恢复系明恢77系三明市农业科学研究所以明恢63为母本，测64为父本杂交系谱法选育成的具有熟期早、恢复力强、恢复谱广、配合力广、抗稻瘟病及米质好等优点的优良恢复系，利用明恢77为父本配组育成了12个组合通过省级以上品种审定，以明恢77为亲本衍生了24个以上新恢复系并育成了30多个品种通过省级以上审定[15,17]。【本研究切入点】前人的研究在一定程度上为光身稻资源成功应用到籼型水稻新品种的选育奠定了基础，但大多数研究利用的光身稻资源均为美国的光身稻品种，针对源于澳大利亚的光身稻资源的利用研究和报道较少。通过对引进的光身稻资源澳大利亚-112的品质、产量、抗性等鉴定及配合力分析，发现该品种在福建省泉州市种植表现出良好的品质、茎秆粗壮及优良的农艺性状，但稻瘟病抗性较差、对籼型三系不育系的恢复力较差及生育期较长等缺点。优良恢复系亲本材料明恢77具有熟期早、恢复力强、恢复谱广、配合力广、抗稻瘟病等特点。通过杂交发现，澳大利亚-112与明恢77配组的杂交种及后代材料均表现较好的综合性状，通过系谱法筛选得到的后代稳定株系，可以用于配组产量、品质及抗性均表现较好的杂交水稻新组合。【拟解决的关键问题】以优质光身稻资源澳大利亚-112为母本、强恢复系明恢77为父本，选育出抗稻瘟病、米质优、千粒重较大的恢复系泉恢404。再利用泉恢404与优质三系不育系福农A测交，以期后代组合能够综合双亲的优良性状，培育出高产、优质、抗病的杂交水稻新品种。

1 材料与方法

1.1 试验材料

澳大利亚-112（从澳大利亚引进的光身稻品种）、明恢77、福农A；育成品种：福农优404；对照品种：Ⅱ优3301，中浙优8号。

1.2 试验方法

1.2.1 福农A的选育 福农A是福建省农业科学院水稻研究所以福稻B为母本，以华航丝苗为父本杂交，分离后代与三系不育系谷丰A测交，经过多年多代回交选育而成的籼型三系不育系，2018年通过福建省农作物品种审定（闽审稻20180029）。福农A属籼型三系不育系，在三明市5月中、下旬播种，播始历期79 d，与Ⅱ-32A相当。不育性稳定，柱头外露率中等，稻瘟病抗性鉴定综合评价为中感稻瘟病，米质达部颁三等优质食用稻品种品质标准。经多年试验观察表明，福农A具有育性稳定、异交率高、米质优、配合力好等优点。

1.2.2 泉恢404的选育 2007年春在福建省晋江市用澳大利亚引进的光身稻材料澳大利亚-112作母本与福建省三明市农业科学研究所选育的籼型恢复系明恢77杂交，2007年晚季种植F1，手工割除杂株，全部混收。2008年春海南三亚种植F2分离群体，通过系谱法对后代材料进行择优挑选。选择株叶形态好、茎秆粗壮、穗大粒多，结实率高，千粒重较大的单株。在F4代选择优良株系与三系不育系Ⅱ-32A、天丰A等测交，进行杂种优势测定，同时在福建省上杭县茶地镇进行稻瘟病抗性鉴定，淘汰测交后代结实率低及高感稻瘟病的株系。从F5代开始对重点株系进行米质筛选。2010年种植F6代19个入选株系，同时送上杭县茶地镇苗瘟鉴定，给合鉴定结果，选留10个抗性好，米质优的株系。入选株系继续加代，同时用桐A、祥A等测交，代号HN476测交后代表现优势明显，株叶形态好、米质好、中抗稻瘟病，定名为泉恢404。选育过程见图1。

1.2.3 福农优404的选育 2014年晚季选用伍天A、竞A、福农A、M20A等与恢复系泉恢404手工配制杂交稻组合，2015年春在海南省三亚市小面积种植测交组合，其中福农A/泉恢404生育期适中、小区产量高，优势明显。2015年晚季在福建省惠安县用泉恢404与福农A进行小面积制种，2016—2017年分别在福建省惠安县、福建省德化县及海南省三亚市参加多点品比试验，福农优404经多年多点品比试验种植，均表现株高适中、株叶形态好、结实率高，未发生稻瘟病。2018年推荐参加三明市种子企业联合体中稻组区域试验，产量、抗性等表现较好；2019年参加续试，米质达部颁三等优质食用稻品种标准、中抗稻瘟病病；2020年参加生产试验，于2021年通过福建省农作物品种审定（闽审稻20210031）（图 1）。

图1 泉恢404及福农优404的选育过程Fig. 1 Chronological timetable of breeding Quhui 404 and Funong You 404

2 结果与分析

2.1 产量表现

2.1.1 品比试验 2016年春，福农优404在海南省三亚市进行品比试验，平均产量为8 929.50 kg·hm-2，比对照II优3301增产2.35%。同年秋季在福建省惠安县作中稻进行品比试验，平均产量为 8 472.00 kg·hm-2，比对照II优3301增产3.22%。2017年在福建省德化县作中稻种植进行品比试验，平均产量为9 475.50 kg·hm-2，比对照II优3301增产1.05%。在2016—2017年福农优404多点品比试验产量在8 472.00～9 475.50 kg·hm-2，表现出杂种优势强，丰产性好，适应性广等优点，在福建省德化县稻瘟病高发区进行品比试验，表现抗稻瘟病，产量高，株叶形态好等优点。

2.1.2 区域试验产量 2018年福农优404参加三明市种子企业联合体中稻区域试验初试，11个试验点产量幅度为 5 250.00～10 225.05 kg·hm-2，平均产量为 8 922.75 kg·hm-2，比对照II优3301增产2.43%，居第3位，增产不显著，增产点率为63.6%；2019年续试，11个试验点产量幅度为7 507.50～10 350.00 kg·hm-2，平均产量为8 520.75 kg·hm-2，比对照II优3301增产1.46%，增产不显著，居第8位，增产点率63.6%。2 年平均产量8 721.75 kg·hm-2，比对照II优3301增产1.96%。福农优404在2 年区域试验中表现产量较高、稳产（表1）。

表1 福农优404在三明市种子企业联合体中稻组区域试验中的产量表现Table 1 Yield of Funong You 404 in Regional Trial of Seed Enterprises Consortium on Mid-season Rice Varieties in Sanming City

2.1.3 生产试验产量 2020年福农优404参加三明市种子企业联合体中稻组新品种生产试验，7个试验点产量幅度为5 700.00～9 978.60 kg·hm-2，增产幅度为-6.88%～32.30%，平均产量8 520.15 kg·hm-2，比对照II优3301增产6.12 %。福农优404在生产试验中表现出高产（表2）。

表2 福农优404在福建省三明市种子企业联合体中稻生产试验中的产量表现Table 2 Yield of Funong You 404 in Production Trial of Seed Enterprises Consortium on Mid-season Rice Varieties in Sanming City

2.1.4 高产示范产量 2021年福农优404在福建省德化县的赤水镇、杨梅乡作中稻进行示范种植，经收割测产，赤水镇种植平均产量为9 580.50 kg·hm-2，比当地主栽品种中浙优8号增产2.13%；杨梅乡种植平均产量为9 580.50 kg·hm-2，比当地主栽品种中浙优8号增产1.93%。德化赤水、杨梅两地种植的福农优404平均产量为9 345.00 kg·hm-2，比当地主栽品种中浙优8号增产2.03%（表3）。示范种植结果表明，福农优404在德化县作中稻种植，具有较高的产量及稳产性。福农优404在德化种植，生育期与当地主栽品种相当，株高较矮，有效穗、每穗总粒数、千粒重等均比中浙优8号多，结实率及成穗率不及中浙优8号。

表3 福农优404在德化县种植的农艺性状及产量表现Table 3 Agronomic characteristics and yield of Funong You 404 at trial in Dehua county

2.2 特征特性

2.2.1 生育期 2018年福农优404参加三明市种子企业联合体中稻区域试验初试全生育期137.7 d，比对照II优3301早熟4.1 d。2019年续试，全生育期132.9 d，比对照II优3301早熟3.8 d。2 年区试全生育期平均135.3 d，比对照II优3301早熟4.0 d。据三明市种子企业联合体中稻组区域试验表现，福农优404适宜在福建省作中稻种植。

2.2.2 主要农艺性状 福农优404在2 年中稻区域试验中表现出区试种植小区整齐、株型适中、穗大粒多、后期转色好等特点。由表4可见，在2018—2019年福建省三明市种子企业联合体中稻组区域试验中，表现株高116.10 cm，比对照矮13.00 cm；穗长24.70 cm，比对照短0.50 cm；有效穗数204.00万·hm-2，比对照多 8.25 万·hm-2；成穗率 67.30%，与对照相当；每穗总粒数211.50粒，比对照多26.85粒；着粒密度 8.56 粒·cm-1，比对照多 1.23 粒·cm-1；结实率82.30%，比对照低3.55%；千粒重28.20 g，比对照轻1.20 g。在2020年参加生产试验中，表现株高121.10 cm，比对照矮12.70 cm；穗长25.80 cm，比对照长0.50 cm；有效穗216.00 万·hm-2，比对照多10.50万·hm-2；每穗总粒数240.20粒·穗-1，比对照多35.1粒；着粒密度9.31 粒·cm-1，比对照多1.20粒·cm-1；结实率82.40%，比对照低3.10%；千粒重28.30 g，比对照轻1.60 g。福农优404在三明市种子企业联合体中稻组区域试验及生产试验中均比对照Ⅱ优3301增产，比较福农优404及对照品种Ⅱ优3301的穗粒结构，福农优404的主要增产因素是有效穗数和每穗粒数多。

表4 福农优404在三明市种子企业联合体中稻组区试中的农艺性状表现Table 4 Agronomic characteristics of Funong You 404 in Regional Trial of Seed Enterprises Consortium on Mid-season Rice Varieties in Sanming City

2.2.3 稻瘟病抗性 2018—2019年参加福建省三明市种子企业联合体中稻组区域试验稻瘟病抗性鉴定，2018年经4个抗性鉴定点田间鉴定结果：叶瘟发病率为50.60%，病情指数为25.10，表现抗（R）稻瘟病；穗颈瘟发病率57.10%，病情指数31.30，表现中抗（MR）稻瘟病；室内接菌鉴定，抗菌株率75.00%，表现中抗（MR）稻瘟病，综合评价为中抗（MR）稻瘟病。2019年叶瘟发病率2.51%，病情指数1.35，表现为抗（R）稻瘟病；穗颈瘟发病率29.38%，病情指数7.29，表现中抗（MR）稻瘟病；室内接菌鉴定，抗菌株率94.83%，表现抗（R）稻瘟病，综合评价为中抗（MR）稻瘟病。经2 年稻瘟病抗性鉴定，福农优404综合评价为中抗（MR）稻瘟病，而对照品种Ⅱ优3301综合评价为感（S）稻瘟病（表5）。福农优404的稻瘟病抗性表现明显优于福建省中稻区域试验对照品种II优3301。

表5 福农优404在三明市种子企业联合体中稻区试中的抗性表现Table 5 Blast resistance of Funong You 404 displayed in Regional Trial of Seed Enterprises Consortium on Mide-season Rice Varieties in Sanming City

2.2.4 稻米品质 三明市种子企业联合体中稻组区试统一安排取样委托农业农村部稻米及制品质量监督检验测试中心（杭州）检测，福农优404品种的糙米率81.4%，整精米率56.3%，垩白度3.2%，透明度2级，碱消值5.0级，胶稠度78 mm，直链淀粉含量14.8%，长宽比3.2，垩白粒率28%。检测结果表明福农优404米质达部颁优质三等食用稻品种品质标准。福农优404稻米粒型长，粒长达7.5 mm，长宽比3.20，稻米的整精米率较高，有利于该品种稻米的加工。

3 讨论

全世界约有一半的人口以水稻为主粮，全球百分九十以上的稻米产在亚洲国家，而我国稻米年产量占世界稻谷产量的30%左右[18]。水稻在保证我国粮食安全、改善国民的营养结构中具有重要的作用。自20世纪九十年代中期启动超级稻计划以来，我国认定了一大批超级稻品种，为我国的粮食安全提供了重要的保障。然而，在过去选育成功的超级稻品种中，兼顾高产和优质的品种还比较欠缺，依然存在稳产性不足，适宜栽培区域窄，抗病虫能力弱，稻米食用品质一般等问题，缺少广适性的品种[19]。选育广适性的杂交水稻品种成为育种家选育新品种的目标[20]。传统的杂交水稻恢复系选育以两个恢复系杂交创制新的恢复系材料，遗传背景和亲缘关系比较单一，水稻杂种优势利用不明显，因此需要扩大亲本间的遗传差异，遗传背景比较复杂的材料进行杂交配组[4]。本研究选用光身稻资源澳大利亚-112为母本，该材料为偏粳型光身稻，具有优良的综合性状，可用于育种材料进行综合利用[21]，选用具有早熟、强恢复力、恢复谱广、配合力好、抗稻瘟病的籼型早熟恢复系明恢77为父本，通过多年多点的穿梭育种选育而成的稳定恢复系材料泉恢404，该材料聚合了双亲的粗秆、大粒、优质、抗病、恢复力好等优点。以泉恢404为父本配组的杂交中稻组合福农优404具有高产、抗病、米质好等优点。福农优404之所以米质达部颁优质三等食用稻品种品质标准，且其优质性状遗传力强，受环境影响小，其主要原因是母本福农A具有较好的米质，父本泉恢404的米质在福农优404组合中的贡献情况，还有待进一步研究。光身稻品种较耐高温，后期叶片不早衰，在糙米率、精米率上对温度比较不敏感，从而外观品质受到高温的影响较小。本课题组以泉恢404为父本配组的另一品种佳谷优404参加2021年厦门大学种业创新联合体晚稻中熟组生产试验，米质同样达部颁三级优质食用稻标准，说明泉恢404的成功选育，具有较强的恢复力及配合力，所配杂交水稻新组合具有杂种优势强、产量高、抗稻瘟病及米质好等优点。

4 结论

2018—2019年三明市种子企业联合体中稻组区域试验及2020年生产试验结果均表明，福农优404具有农艺性状优良、米质优、丰产性好、稻瘟病抗性好等优点，适宜在福建省作中稻种植。福农优404的成功选育，福农A具有较好的配合力因素外，泉恢404聚合了双亲的优势基因，光身稻资源澳大利亚-112提供了茎秆粗壮及优良的米质，明恢77提供了抗稻瘟病、恢复力等基因。福农优404的成功选育为光身稻与籼稻杂交选育新品种拓宽了途径。