耐盐水稻新品种中科盐4号的选育及应用

赵绍路， 庄东英， 岳红亮， 李亚非， 刘 凯， 宛柏杰， 朱静雯， 代金英，严国红， 王爱民， 朱国永， 唐红生， 孙明法

(1.江苏沿海地区农业科学研究所，江苏盐城 224000； 2.盐城市新洋农业试验站，江苏盐城 224049；3.中国科学院遗传与发育生物学研究所，北京100101)

水稻是主要的粮食作物之一，全世界有超过50%的人口以稻米为主食。我国是世界上最大的水稻生产国和消费国，稻米的生产量和消费量均占世界的近3成，且我国60%以上的居民以稻米为口粮。因此，培育高产、优质、绿色和耐逆性好的水稻新品种是保证我国粮食安全、稳定国民经济发展的重要举措。耕地面积是制约我国水稻生产的主要因素之一。一方面，随着城市和经济的发展，很多城市周边的良田被占用，而补偿的田地多是粮食生产能力低下的中低产田。另一方面，由于地形、气候等自然条件和不合理灌溉、过度施肥等人为因素使得土壤盐渍化日益加重。我国现有滨海和内陆盐碱地约1亿hm，分布于西北、东北、华北和滨海地区的17个省份，其中约20%可以进行农业开发利用。我国有1.8万km的海岸线，沿海滩涂(盐碱地)217万多 hm，其中江苏沿海滩涂面积占全国的近1/4，且以每年0.13万hm的速度增长，是东部沿海地区最具开发潜力的土地后备资源。在我国人口不断增长和城市化发展的大背景下，开发和利用盐碱地是保证粮食生产的重要举措。

水稻是中度盐敏感作物，在苗期和生殖生长期对盐胁迫相对其他时期更为敏感。盐胁迫会导致水稻产量降低和品质改变。现有的研究结果对于造成水稻减产的主要因素认识并不一致。多数研究认为造成产量降低的主要因素是穗粒数的减少，也有研究认为穗数或穗质量或千粒质量降低是造成减产的主要因素。水稻在低盐胁迫(1.0～1.5 g/kg)下，对稻米外观品质有一定改善，中低盐胁迫(1.5～2.0 g/kg)和高盐胁迫(3～4 g/kg)下，稻米外观品质明显降低，但对食味品质的影响都较小。因此，培育高产、优质和耐盐性好的水稻新品种作为盐碱地改良的先锋作物是充分利用盐碱地资源和增加粮食产量的重要途径。

耐盐水稻是指在盐(碱)浓度0.3%以上的盐碱地生长，且单产单位面积产量在300 kg/667 m以上的水稻品种。斯里兰卡于1939年培育了第1个抗盐品种Pokkali，并在1945年进行了推广。随后亚洲国家开始了广泛的耐盐水稻育种研究，育成了诸多耐盐水稻品种，例如，印度和菲律宾的Kalarata 1-24、Bhurarata、SR 26B、Chin.13和349 Jhona，孟加拉的BRI、BR203-26-2和Sail。国际水稻研究所通过耐盐筛选获得了100多份耐盐水稻品种。我国耐盐水稻育种最早开始于20世纪50年代，并与80年代开始相继育成了一系列耐盐水稻品种。例如，辽宁盐碱地利用研究所育成的抗盐100号、盐粳29、盐丰47、盐粳228等；江苏沿海地区农业科学研究所育成的盐城156、盐稻10号、盐稻12号等；吉林省农业科学院育成的长白系列品种；广东省农业科学院育成的广盐1号、窄叶青8号等。长期以来，由于没有耐盐水稻品种审定渠道，耐盐水稻品种选育和应用都受到了较大影响。2017年，青岛海水稻研发中心和国家杂交水稻工程技术中心等18家科研机构和企业成立了“国家耐盐碱水稻区试联合体”，并设置了3个组别，包括北方早粳晚熟组、黄淮粳稻组、南方沿海籼稻组，开启了耐盐水稻的审定工作，为耐盐水稻品种的审定和推广提供了依据。

中科盐4号为首批参加“国家耐盐碱水稻区试联合体-黄淮粳稻组”并获得审定的耐盐中粳稻品种。中科盐4号具有全生育期耐盐性较强、品质优、产量高和抗性好等特点，适宜在江苏、山东沿黄稻瘟病轻发的麦茬地区和沿海地区土壤含盐量0.5%以下的盐碱地淡水灌溉种植。中科盐4号等耐盐水稻品种的审定和推广应用，将为江苏、山东沿海滩涂的改良和利用、增加粮食产量和农民收入提供重要的水稻良种资源保障。

1 材料与方法

1.1 试验材料及种植条件

试验材料为盐稻12号、徐稻3号和中科盐4号，其中，盐稻12号(江苏沿海地区农业科学研究所育成常规粳稻)为耐盐对照品种，徐稻3号(江苏徐淮地区徐州农业科学研究所育成常规粳稻)为不耐盐对照品种，中科盐4号(审定前代号16Z38)为江苏沿海地区农业科学研究所育成常规粳稻品种。苗期耐盐性鉴定时，将正常的水稻种子30粒分别放置于淡水和0.5%浓度海盐溶液中水培，每组设置3个重复，温室28 ℃恒温培养(光—暗周期16 h—8 h)，当淡水中幼苗生长至2叶1心时统计干物质质量；分蘖期至成熟期耐盐性鉴定时，大田育秧，待水稻生长至5～6叶龄时移栽至人工避雨盐池中，分别设置淡水池和盐水池，其中盐水池以自来水与海盐调配电导率为8 mΩ/cm(25 ℃)的盐水(盐浓度0.4%)灌溉，淡水池以自来水灌溉，每个品种种植3行，每行8棵，保持水层3～5 cm，盐水池每2 d测电导率，并用清水或海盐溶液调整水层电导率，使其保持0.4%盐浓度，待到成熟后统计每行成株数和产量，并计算平均单株产量。

1.2 水稻品种(系)耐盐性鉴定方法

水稻耐盐性鉴定依据盐城市地方标准DB 3209/T 0159—2017《水稻耐盐性鉴定技术规程》实施。发芽期至幼苗期和分蘖期至成熟期的耐盐性鉴定分别以盐害指数和耐盐指数进行，具体计算公式如下：

盐害指数：=[(-)]×100%。

式中：为发芽期至苗期盐害指数；为0.5%浓度的滩涂盐土浸泡液处理的干物质质量，g；为淡水处理的干物质质量，g。

评价方法：以苗期耐盐指数作为水稻品种苗期耐盐性强弱的评价指标，将苗期耐盐性分为 1～7级，相对的耐盐性等级评价依次为极强、强、较强、中等、较弱、弱、极弱。评价标准见表1。

表1 水稻品种发芽期至苗期耐盐性评价指标

耐盐指数：=()×100。

式中：为耐盐指数；为0.4%浓度的滩涂盐土浸泡液处理的盐池中平均单株产量，g；为淡水处理的淡水池中平均单株产量，g。

评价方法：以耐盐指数作为水稻品种分蘖期至成熟期耐盐性强弱的评价指标，将耐盐性分为 1～7级，相对的耐盐性等级评价依次为极强、强、较强、中等、较弱、弱、极弱。评价标准见表2。

表2 水稻品种分蘖期至成熟期耐盐性评价指标

水稻全生育期耐盐性评价：综合芽期至幼苗期和分蘖期至成熟期的耐盐级别和耐盐性评价，作为水稻品种(系)的全生育期耐盐级别和耐盐性评价。

2 结果与分析

2.1 中科盐4号耐盐性鉴定

2017—2018年，在江苏沿海地区农业科学研究所温室和人工避雨盐池中对中科盐4号进行耐盐性鉴定，结果显示：2017年，中科盐4号发芽期至苗期耐盐性级别为3级，高于不耐盐对照徐稻3号的4级，低于耐盐对照盐稻12号的2级，中科盐4号分蘖期至成熟期耐盐级别为3级，高于不耐盐对照徐稻3号的4级，与耐盐对照盐稻12号相同，综合评价中科盐4号耐盐级别为3级，耐盐性较强；2018年，中科盐4号发芽期至苗期耐和分蘖期至成熟期耐盐级别均为2级，高于对照品种盐稻12号和徐稻3号，综合评价中科盐4号耐盐级别为2级，耐盐性强(表3)。综合2017年和2018年的耐盐性鉴定结果，中科盐4号的耐盐性相对较强，是一个耐盐性较强的品种。

表3 2017—2018年品种耐盐性鉴定结果

2.2 中科盐4号的选育过程

中科盐4号，原代号盐稻16Z38，由江苏沿海地区农业科学研究所与中国科学院遗传与发育生物学研究所合作育成，选育过程见图1。2007年夏天在江苏沿海地区农业科学研究所水稻育种基地(120.15°E，33.5°N)，用盐稻3872(盐稻11号)与徐稻3号杂交配组，收获杂交种子45粒。同年冬天杂交种在海南三亚林旺镇水稻南繁基地(109.5°E，18.24°N)加代，田间种植编号07G401，成熟后混收。后经盐城-三亚3年5代种植选育，获得5个优良F代株系。2011—2015年夏季在江苏沿海地区农业科学研究所水稻育种基地种植选育，获得稳定的F代品系5个，田间编号5G1621-1626。2016年夏，在原射阳盐场，现顺泰农场(120.45°E，33.46°N)的高盐田块(土壤盐分浓度0.2%～0.4%)中进行耐盐品比试验，其中编号ZB38表现突出，取名16Z38。2017年盐稻16Z38参加国家耐盐(碱)联合体-黄淮粳稻组区域试验，表现突出。2018年盐稻16Z38参加国家耐盐(碱)联合体-黄淮粳稻组区域试验并同步生产试验，综合性状优良。2020年报请国家农作物品种审定委员会审定，定名中科盐4号。

2.3 中科盐4号产量表现

2017年，中科盐4号参加国家耐盐(碱)联合体-黄淮粳稻组区域试验。在参试的9个品种和2个对照中，平均产量553.4 kg/667 m，产量排名第1，比盐稻12号(CK)增产13.9%，达到极显著水平，增产点比例为87.5%。2018年，中科盐4号参加续试。在咸水灌溉条件下，平均产量488.0 kg/667 m，在13个参试品种中产量排名第3，比盐稻12号(CK)增产14.3%，达到极显著水平。在淡水灌溉条件下，平均产量510.4 kg/667 m，产量排名第1，比盐稻12号(CK)增产10.3%，达到极显著水平。2018年平均产量为500.4 kg/667 m，产量排名第1，比盐稻12号(CK)增产8.7%，达到极显著水平，且在所有试验点都增产，增产点比例达到100.0%。2018年同步参加国家耐盐(碱)联合体-黄淮粳稻组生产试验，中科盐4号平均产量499.9 kg/667 m，比盐稻12号(CK)增产9.4%(表4)。

表4 中科盐4号与盐稻12号(CK)产量比较

2.4 中科盐4号品种特征特性

2.4.1 生育期 中科盐4号2017年参加国家耐盐(碱)联合体-黄淮粳稻组区域试验，全生育期153.4 d，比徐稻3号(CON)早熟0.9 d。2018年续试，淡水灌溉下，中科盐4号全生育期139.2 d，比徐稻3号(CON)早熟4.6 d；咸水灌溉下，中科盐4号全生育期157.0 d，比徐稻3号(CON)早熟2.3 d；续试中科盐4号全生育期平均值143.3 d，比徐稻3号(CON)早熟4.1 d。2017—2018年2年，中科盐4号全生育期平均值148.4 d，比徐稻3号(CON)早熟2.5 d(表5)。

表5 中科盐4号全生育期

2.4.2 主要农艺性状和稻瘟病抗性 中科盐4号2年区域试验农艺性状综合表现：株高91.4 cm，有效穗数18.1万个/667 m，穗粒数155.3粒/穗，结实率83.0%，千粒质量24.8 g(表6)。经江苏省农业科学院植物保护研究所2年稻瘟病鉴定结果显示：中科盐4号穗颈瘟损失率分别为25.8%(5级)和14.6%(3级)，稻瘟病综合指数分别为5%(5级)和4.5%(5级)，抗性评价为中感(MS)和中抗(MR)(表7)。

表6 中科盐4号主要农艺性状指标

表7 中科盐4号稻瘟病抗性指标

2.4.3 稻米品质 农业农村部食品质量监督检验测试中心(杭州分中心)2年米质检测结果显示：2017年参加国家耐盐(碱)联合体-黄淮粳稻组区域试验初试，整精米率为72.4%，垩白粒率为27.0%，垩白度为4.2%， 胶稠度为55.0 mm， 直链淀粉含量为15.6%，米质达到国标优质3 级；2018 年参加续试，整精米率为76.2%，垩白粒率为8.0%，垩白度为0.9%，胶稠度为70.0 mm，直链淀粉含量为17.2%，米质达到国标优质1 级(表8)。2年稻米品质测试显示中科盐4号稻米品质优良。

表8 中科盐4号米质指标

2.5 中科盐4号栽培要点

播种前药剂浸种防治恶苗病和干尖线虫病，5月上、中旬播种，湿润育秧播种量25～30 kg/667 m，秧龄30～35 d；旱育秧播种量35～40 kg/667 m，秧龄20 d左右。机插秧一般5月20—25日播种，用种量3.0 kg/667 m，秧龄20 d。秧田做好水肥管理和病、虫、草和鸟雀危害防治。6月上、中旬移栽大田，密度1.8万～2.0万穴/667 m，保证基本苗7万～8万株/667 m。大田水肥管理做到“干湿交替”和“前重、中稳、后补”，即基肥 ∶分蘖肥 ∶穗粒肥以60% ∶15% ∶25%的比例施肥。控制高峰苗不超过26万株/667 m，最后成穗21万～22万个/667 m。大田期重点做好一代、二代二化螟、大螟、纵卷叶螟、稻飞虱、稻瘟病、白叶枯病、纹枯病和黑条矮缩病等病虫害的防治工作，以保证稻苗正常生长，保苗增穗夺高产。

3 结论与讨论

“一粒种子可以改变一个世界，一项技术能够创造一个奇迹。种子是我国粮食安全的关键。只有用自己的手攥紧中国种子，才能端稳中国饭碗，才能实现粮食安全。”习近平总书记在不同场合多次指明种子对于中国饭碗和粮食安全的重要战略意义。2021年10月，党中央、国务院出台“打好种业翻身仗”决策部署，全面实施种业振兴行动计划。种子是农业的“芯片”。在耕地总量难以提高的情况下，多产粮、产好粮，种子是关键。水稻是我国主要的口粮作物，确保水稻种源安全，利用好品种资源，对我国粮食安全具有重要的战略意义。同时，习近平总书记也强调，要转变育种观念，由治理盐碱地适应作物向选育耐盐碱植物适应盐碱地转变。水稻作为盐碱地改良的先锋作物，加强其耐盐性机理研究，培育更多高产、优质、绿色且耐盐(碱)性好的水稻品种，理应作为种业振兴的一个重要方面。耐盐(碱)水稻育种是水稻遗传育种研究的一个重要方面，耐盐(碱)水稻的推广应用是开发利用盐碱地和保障我国主粮供给安全的重要途径。

我国东部沿海省份利用土壤含盐量较高的优势较早进行了耐盐水稻育种研究。辽宁盐碱地利用研究所于20世纪70年代开始相继育成了一大批耐盐水稻品种(系)或组合，例如辽盐2 号、辽盐3 号、辽盐16、辽盐28、抗盐100 号、盐丰47、盐粳456、盐粳218、富友33、盐粳228、桥科951、盐粳50、桥科951、盐粳933、盐粳927、和盐两优2818等；江苏沿海地区农业科学研究所于20世纪80年代开始相继育成盐城156、盐稻10号、盐稻12号等耐盐品种；天津市水稻研究所育成了津粳杂2 号和津稻1229等耐盐品种。1986年，农业科学家陈日胜在广东省湛江市海边发现1株生长在滩涂上的野生水稻，通过30多年的培育和试种，育成了对盐分耐受性极高的耐盐品种海稻86，该品种在水稻耐盐研究和育种应用上具有极大的潜力。早期培育的耐盐水稻品种(系)和组合，虽然有一部分通过了审定，如盐丰47、桥科951、盐城156、盐稻10号、盐稻12号等，但由于没有专门的耐盐水稻品种审定通道，其耐盐性并未经过生产上的系统检验，因此无法作为耐盐水稻加以推广应用。2017年，青岛海水稻研发中心和国家杂交水稻工程技术中心等18家科研机构和企业成立了“国家耐盐碱水稻区试联合体”，设置了北方早粳晚熟组、黄淮粳稻组、南方沿海籼稻组3个组别，此后又相继增加了2个组别，开启了耐盐水稻的审定工作，为耐盐水稻品种的审定和推广提供了依据。中科盐4号即为首批参加“国家耐盐碱水稻区试联合体-黄淮粳稻组”的耐盐中粳稻品种。2年的试验结果显示出中科盐4号具有全生育期耐盐性较强、产量高、抗性较好、米质优等特点，且其全生育期在淡水灌溉条件下139.2 d，在咸水灌溉条件下157.0 d，相对徐稻3号(CON)和盐稻12号(CK)早熟，平均株高91.4 cm。2021年，中科盐4号通过国家品种审定委员会审定(审定编号：国审稻20210450)。中科盐4号适宜作为中稻在江苏、山东沿黄稻瘟病轻发的麦茬地区和沿海地区土壤含盐量0.5%以下的盐碱地淡水灌溉种植。可以预见，中科盐4号等一批耐盐水稻新品种的审定和推广，对推动种业振兴战略，开发利用盐碱地和保障粮食安全将发挥重要作用。