王伟,郑梦兰,罗佳莉,陈鹏,童喻浩,翟荣荣,叶靖,巫明明,叶胜海*
(1.浙江安吉农投高新集团有限公司,浙江 安吉 313300;2.梅溪镇人民政府便民服务中心,浙江 安吉 313306;3.浙江省农业科学院 作物与核技术利用研究所,浙江 杭州 310021)
水稻在我国有着悠久的种植历史,早在七千多年前,长江流域的先民们就已开始种植水稻,一直延续至今,我国有60%的人都以水稻作为主食[1]。水稻在我国粮食安全及国家稳定上拥有重要地位。
水稻可分为粳稻和籼稻两大类。随着国民经济的飞速发展和生活水平的不断提升,人们对稻米的要求从产量逐步转移到品质与产量并重。近些年来,籼米特别是早籼米,由于品质较为普通,口感不佳,造成积压,外销困难[2];不仅从泰国等东南亚国家进口高端大米,用于满足多样化的消费需求,也从越南、缅甸等东南亚国家进口普通籼米。而粳米不仅外观好看,且品质优良、口感上佳,南北方市场对粳米的需求呈现日益扩大的趋势[3]。
目前我国是世界上粳稻种植面积最大且总产量最高的国家[4]。我国国土面积庞大,疆域辽阔,横跨的经度、纬度广阔,不仅在地势上有很大差别,气候类型也复杂多变。我国自北而南,分属于寒温带、温带、暖温带、亚热带、热带五大气候带。地域及气候的多样化造成各区域主栽粳稻品种的习性不同,稻米品质也存在差异。本文旨在研究不同种植区域粳稻的品质特性,为各稻区优质粳稻种质的相互借鉴及优质粳稻品种的选育和栽培提供参考。
东北地区包括黑龙江、吉林、辽宁3个省份,位于我国的东北一角,地处中高纬度及欧亚大陆东端。东北大部分地区处于中温带,拥有着特殊的气候资源特征[5]。主要表现为冬季漫长而严寒,夏季温暖而短促,昼夜温差大。其地形特征呈现为山环水绕、平原辽阔的景象,低山丘陵区是重要的粮食生产地和商品粮基地[6]。东北地区作为世界四大片黑土区之一,有着得天独厚的土壤条件。黑土性状好、肥力高、适耕性强,被誉为耕地中的“大熊猫”[7]。东北凭借着优渥的土壤及优良的光温条件,成为我国的优质稻米生产基地,粳稻种植面积占我国粳稻总面积的50%以上[8]。
东北地区的粳稻,例如黑龙江省的龙粳31、龙粳14、龙粳21、绥粳18,辽宁省的雨田446、同创2号,吉林省的吉粳830、龙垦2208等,在东北地区的粳稻总体表现为直链淀粉含量较高,蛋白质含量较低,米饭弹性较好,抗冷、抗倒伏等田间抗性表型较好。马畅等[9]对东北地区的80个常规粳稻品种进行了品质分析,发现部分东北主栽粳稻品种的感官评分差异较大,各品种间食味评价差异明显,直链淀粉含量在12.61%~19.69%,品种垩白度总体较小。
西北地区位于大兴安岭以西,长城、祁连山与青藏高原以北地区,包括陕西、甘肃、宁夏、青海、新疆五省区全境及内蒙古自治区西部,面积约36 920 km2,幅员辽阔[10-11]。西北地区总体横跨干旱-半干旱地区,降雨量有限,蒸发量高,水土管理不善易导致土壤盐渍化[12-13]。干旱区土地积盐严重,多数土地已经盐渍化或次盐渍化,不利于农作物的生存[14]。为此,选育耐盐性的水稻品种变得尤为重要。
布哈丽且木·阿不力孜等[15]筛选了新疆地区的16份粳稻品种,进行分析后发现粳稻品种之间品质相差较大,整精米率的极值达到了43.4。新稻56的整体品质最优,而新稻50的整体品质最差。除稻米本身的品质之外,耐盐性也是西北水稻品种选育的一个重要因素,张燕红等[16]对盐胁迫后不同品种的产量进行分析,发现新粳3号、新稻57号、新农粳伊4号、新稻11号可以实现耐盐高产。
华北黄淮地区种植粳稻的面积大,是优质粳稻的主产区之一,主要包括北京、天津和山东三省市的全部地区,河北及河南两省的大部分地区。该粳稻生产地多为平原,气候以温带季风为主,夏季高温多雨,春季少雨且蒸发强烈,冬季寒冷干燥。气候湿润、阳光充足、地处平原,灌溉条件完善,为粳稻的种植提供了便利。
华北黄淮地区气候适宜,但是粳稻易受病害影响,造成减产或品质降低。因此,所选育的粳稻品种需要在保持优良抗病性的同时实现品质优。方欣4号、豫农粳6号、水晶3号、郑稻18对稻瘟病、白叶病都有抗性[10]。杜永等[11]在对黄淮地区的129个粳稻品种进行农艺性状测定,发现只有超高产和低产2种类型的水稻未达到优质稻谷标准,其他类型的品种均是优质稻谷,总体稻米品质良好。
华东地区位于中国东部,包括山东、江苏、安徽、浙江、上海、江西、福建和台湾等省市区。南部和西部地形以丘陵为主,北部和中部多为平原,气候属亚热带季风气候和温带季风气候[17],区域面积约83.43 万km2。华东地区粳稻产量很高,其中江苏省是我国粳稻种植面积第二大的省份,种植面积达200 万hm2。
华东地区的粳稻品种大多品质较高。陈培峰等[18]选了18份江苏省的粳稻品种,对其品质进行研究,发现不同粳稻品种之间差异较小,糙米率、精米率、整精米率在品种之间差异均低于5%。18个试验品种之中只有4个品种(南粳9108、武运粳23、南粳46和苏香粳1号)未达到国标三级,说明整体的稻米品质较高。上海作为一个国际化大都市,其选育的粳稻品种的稻米品质也较高。顾啸等[19]挑选了上海市的13个粳稻品种进行分析,发现糙米率、整精米率、垩白度表现较好,直链淀粉含量较低。2023年5月,在杭州举行了第四届全国优质稻品种食味品质鉴评活动,15个粳稻金奖中,除去东三省占了的10席,浙江在剩余的5席里拿到2个席位,分别为浙禾香2号、嘉禾香1号,表明浙江的粳稻品质近年正在大幅提升,特别是长粒型粳米。
西南地区位于云贵高原和青藏高原,包括湖南省西部、贵州省大部、云南省中北部、青海省、西藏自治区和四川省甘孜藏族自治州。西南地区属于亚热带季风气候,夏季炎热多雨。西南地区位于低纬度高海拔的高原地区,气候条件还会受海拔的影响。辐射强烈,日照多,气温低,积温少,气温随高度和纬度的升高而降低。
高原稻区因为其特有的地理条件,成为我国也是世界上少有的特殊稻区,外来品种基本不适应在当地种植[20]。陈于敏等[21]以云南主栽品种做对照,对外来引进的27个粳稻品种进行了品质分析,发现新引进的品种在株高、穗重、结实率方面均有所下降。高原地区的粳稻育种主要还是以当地品种为主。以高原粳稻区的云南省为例,蒋聪等[22]对云南省中海拔地区的27个高原粳稻品种和高海拔地区的13个粳稻品种进行了相关农艺性状分析,发现株型偏高,千粒重和有效穗适中的大穗多粒品种较适宜种植。中海拔地区更适宜生育期偏长的品种,高海拔地区更适宜生育期适中的品种。钏兴宽等[23]对近十年来云南省选育的粳稻品种进行性状分析时发现,所选育的粳稻品种对稻瘟病的抗性总体表现不足,且品种间差异较大。米质状况总体不佳,且不同品种间也有较大差异。
对不同粳稻种植区品种的稻米品质比较表明,随着纬度由北往南,垩白率和垩白度、蛋白质含量、胶稠度逐渐变高,直链淀粉含量逐渐变低,这可能是不同区域的气候条件与品种特性相互作用形成的。总体来看,北方地区的粳稻品质相对较好,外观上相对更加美观。稻瘟病害多的地方,粳稻对稻瘟病的抗性相对较好,可以为其他粳稻种植区的育种提供种质资源。
东北地区的粳稻总产量居于全国第一。随着科技的发展,所选育的粳稻品种在产量、抗逆性等方面取得了很大的突破,但依旧存在着一些不足。例如,黑龙江省存在高产优质香稻品种不多[24]、产量与国内一些地区相比差距较大等问题[25]。华北黄淮地区的粳稻在抽穗灌浆期易遭遇低温多雨的气候条件,会导致灌浆不足,出现稻米垩白粒率高、垩白度高的情况,且容易感染稻瘟病,造成产量和品质下降。华东地区的粳稻品种稻米质量总体上较好,所选育出的优良品种与地理环境和气候条件相关,同时也易受高温、台风等极端天气的影响。西南地区低纬度高海拔,难以引进外来品种,但有优质、抗病、耐逆等优良性状的外来种质可以被当成高原粳稻品种改良的优质资源,提高粳稻抗稻瘟病、抗倒伏的性状。
目前,籼粳亚种间杂交粳稻的产量优势日益明显,被认为是进一步有效提高水稻产量的途径。浙江省是籼粳杂交粳稻育种的先行省份,选育了大量以甬优、浙粳优等系列为代表的超高产籼粳杂交粳稻组合,深受水稻种植大户和种业企业欢迎,在各个稻区的推广种植面积有日益扩大的趋势,为进一步夯实粮食安全提供了技术和种子支撑。然而,籼粳杂交粳稻的稻米品质相比于常规粳稻却有较大的提升空间,如何更好地平衡产量与品质成为当前利用籼粳亚种间杂种优势的新瓶颈。深入研究籼粳杂交粳稻产量、抗性与品质形成的分子机制,利用基因编辑、分子标记辅助与全基因组选择等生物育种技术,高效培育适合不同稻区的高产优质多抗粳稻新品种,将使粳稻产量与品质的协同提高至一个新阶段。