陳麗萍，謝鴻光，蔣家煥，王穎姮，朱永生，鄭燕梅，林 強(qiáng)，肖晏嘉，蔡秋華，吳方喜，謝華安 *，張建福 *

[1.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所，福建 福州 350018；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部華南雜交水稻種質(zhì)創(chuàng)新與分子育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/福州（國家）水稻改良分中心/福建省作物分子育種工程實(shí)驗(yàn)室/福建省水稻分子育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/福建省作物種質(zhì)創(chuàng)新與分子育種省部共建國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地/雜交水稻國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室華南研究基地，福建 福州 350003；3.水稻國家工程研究中心，福建 福州 350003]

0 引言

【研究意義】水稻是世界上重要的糧食作物之一，在我國更是三分之二以上人口的主食[1]。自1973年成功實(shí)現(xiàn)三系法雜交水稻配套，1995年成功實(shí)現(xiàn)兩系法雜交水稻配套以后，水稻育種中所使用的品種間遺傳基礎(chǔ)相近，多樣性較為狹窄，導(dǎo)致近年來水稻雜種優(yōu)勢利用的難度不斷加大[2]。因此育種家們在不斷探索通過新的途徑來加強(qiáng)水稻雜種優(yōu)勢利用。目前水稻生產(chǎn)中亟需創(chuàng)制優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)抗病耐儲藏雜交稻新品種并投入生產(chǎn)應(yīng)用，優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)能夠在稻米品質(zhì)與產(chǎn)量上滿足人們生活水平日益改善的膳食需求，抗病可以減少農(nóng)藥的使用進(jìn)而降低對環(huán)境的污染及稻米的農(nóng)藥殘留[3]，耐儲藏則可以緩解全球氣候變暖帶來的糧食儲藏問題，降低因高溫高濕環(huán)境導(dǎo)致種子發(fā)芽率降低、稻米陳化等造成的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失[4]。因此，在育種工作中迫切需要選育優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)且具備較強(qiáng)的稻瘟病抗性及耐貯性的雜交稻新品種?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】隨著生活水平日益提高，人們對吃越來越講究，已經(jīng)從最初的吃飽過渡到現(xiàn)在的吃好。稻米的品質(zhì)尤其是消費(fèi)者可以直觀感受到的外觀品質(zhì)和口感必須受到育種家們的重視，以不斷滿足消費(fèi)者的高品質(zhì)生活需要[5?6]。稻瘟病發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，目前生產(chǎn)上雖然可以通過加強(qiáng)田間管理和噴施化學(xué)藥劑來降低稻瘟病的危害，但選育攜帶多個抗性基因的水稻抗病新品種仍是最經(jīng)濟(jì)、安全、有效的手段，也一直是育種家們的研究方向及目標(biāo)[7?8]。早在20世紀(jì)60年代，國內(nèi)外科學(xué)家們就在世界范圍內(nèi)對水稻種質(zhì)資源進(jìn)行稻瘟病抗性鑒定，從中獲得了一大批優(yōu)質(zhì)抗源，其中具有廣譜性且持久穩(wěn)定的品種Digu、Tetep等開始被廣泛應(yīng)用于雜交配組[9?10]。此后隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，越來越多的抗病位點(diǎn)得以鑒定，并且不少抗病基因被相繼成功克隆，這為抗性基因在分子育種上的應(yīng)用奠定了很好的基礎(chǔ)，特別是一半以上稻瘟病抗性基因分布在第6、11、12染色體上，這非常利于育種上通過雜交對抗性基因的聚合[11?12]。育種家們也一直在尋求利用分子標(biāo)記輔助選擇育種（MAS）來高效聚合多個抗性基因[13?16]。近年來，全球氣候變暖明顯，特別是在中國南方高濕、高熱氣候地區(qū)，水稻在貯藏過程中容易老化、變質(zhì)，并伴隨著種子活力和發(fā)芽率的下降[17]。隨著儲藏時間的延長，大米種子的老化會導(dǎo)致煮食品質(zhì)的惡化和營養(yǎng)的破壞，從而導(dǎo)致大米食用品質(zhì)惡化[18]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】水稻稻米品質(zhì)是由多基因共同控制的復(fù)雜農(nóng)藝性狀，而品質(zhì)與產(chǎn)量及其他農(nóng)藝性狀之間通常又是矛盾且難以協(xié)調(diào)統(tǒng)一的，如優(yōu)質(zhì)與高產(chǎn)的矛盾、優(yōu)質(zhì)與抗逆的矛盾等[19]。將優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)與抗稻瘟病及耐儲藏等相結(jié)合在當(dāng)前育種中尤為重要，但一直是實(shí)際育種中的難點(diǎn)?！緮M解決的關(guān)鍵問題】通過雜交、回交、復(fù)交、測交等常規(guī)育種手段，并結(jié)合多年多點(diǎn)的米質(zhì)篩選、稻瘟病抗性鑒定及人工模擬老化耐儲性鑒定，以期選育出優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)同時兼具較強(qiáng)的稻瘟病抗性與耐儲性的雜交稻新組合，解決水稻高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病及耐儲等優(yōu)點(diǎn)難以集中的矛盾。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

育種親本材料鎮(zhèn)恢084為江蘇丘陵地區(qū)鎮(zhèn)江農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所選育的秈型常規(guī)稻，明恢86為福建省三明市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院選育的秈型恢復(fù)系，多系1號為內(nèi)江市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所選育的秈型常規(guī)稻，內(nèi)香10A由內(nèi)江雜交水稻科技發(fā)展中心選育的優(yōu)質(zhì)秈型三系不育系。稻瘟病抗性鑒定所用的抗病對照材料粳稻云引引自云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，感病對照材料水稻麗江黑谷新團(tuán)為云南粳型地方品種。人工老化試驗(yàn)對照材料云恢290為云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧作所選育，9311為江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所選育，玉晶絲苗為廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所選育。

1.2 稻瘟病鑒定

田間稻瘟病抗性自然發(fā)病鑒定采用2020年正季在福建省上杭縣茶地鎮(zhèn)調(diào)查并統(tǒng)計(jì)水稻整個生育期自然發(fā)病的結(jié)果。室內(nèi)苗期稻瘟病抗性鑒定在福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所稻瘟病抗性鑒定中心進(jìn)行。接種的10個稻瘟病菌株，由福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所稻瘟病抗性鑒定中心提供，編號記為S1～S10，分別對應(yīng)菌株JY18026、NH17026、SH18073、NH19003、JL18053、NH19007、NH18044、NH18046、SW18055、XI18034。

1.3 種子人工老化處理及發(fā)芽試驗(yàn)

2021年春季，海南藤橋新收獲的水稻種子在37 ℃烘干箱中烘干5 d以打破休眠。選擇飽滿種子50粒，密閉干燥器，溫度42 ℃，相對濕度88%，分別人工老化處理21 d和28 d，每組3個重復(fù)。處理前后的種子在植物生長培養(yǎng)箱（光照14 h，溫度30 ℃/黑暗10 h，溫度 25 ℃、濕度 75%）萌發(fā) 10 d。本試驗(yàn)萌發(fā)4 d的短時發(fā)芽率和萌發(fā)10 d的整體發(fā)芽率為指標(biāo)，觀察種子的萌發(fā)情況。以發(fā)芽4 d的露白種子數(shù)除以總種子數(shù)來計(jì)算4 d的短時發(fā)芽率，發(fā)芽10 d的萌發(fā)種子數(shù)除以總種子數(shù)來計(jì)算10 d的整體發(fā)芽率。

2 結(jié)果與分析

2.1 恢復(fù)系福恢 702 及雜交組合內(nèi) 10 優(yōu) 702 的選育過程

內(nèi)10優(yōu)702是福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所采用自育的抗病恢復(fù)系?；?02與內(nèi)江雜交水稻科技開發(fā)中心選育的優(yōu)質(zhì)三系不育系內(nèi)香10A配組育成的三系秈型雜交水稻新組合。恢復(fù)系?；?02是于2008年春季在福建省南繁育種基地（海南省三亞市海棠灣區(qū)藤橋）用恢復(fù)系鎮(zhèn)恢084作母本，用強(qiáng)恢復(fù)系材料明恢86為父本雜交，2008年晚季在福建沙縣育種基地種植F1代，并以F1代作母本再與優(yōu)良恢復(fù)系材料多系1號為父本做復(fù)交，2009年春季在福建省南繁育種基地（海南省三亞市海棠灣區(qū)藤橋）種植復(fù)交F1代。后代對所獲得的優(yōu)良單株按系譜法連續(xù)多年在福建省沙縣育種基地和福建省南繁育種基地（海南省三亞市海棠灣區(qū)藤橋）反復(fù)加代定向培育和逐代穩(wěn)定，同時在福建省上杭縣茶地鎮(zhèn)和沙縣夏茂鎮(zhèn)等稻瘟病重病區(qū)進(jìn)行稻瘟病抗性鑒定篩選，于2012年育成了恢復(fù)力強(qiáng)、配合力好、綜合性狀優(yōu)良的材料R02，恢復(fù)系命名為?；?02，該恢復(fù)系表現(xiàn)群體整齊，株型適中，株葉形態(tài)好，抗稻瘟病。2013年福恢702與優(yōu)質(zhì)三系不育系內(nèi)香10A進(jìn)行小面積制種，雜交組合命名為內(nèi)10優(yōu)702。2016?2017年內(nèi)10優(yōu)702參加湖北省恩施州水稻新品種區(qū)域試驗(yàn)，于2019年8月通過湖北省農(nóng)作物品種審定委員會審定（鄂審稻2019040）。選育過程見圖1。

2.2 福恢 702 和內(nèi) 10 優(yōu) 702 的農(nóng)藝性狀及粒型比較

農(nóng)藝性狀是判斷一個品種的重要標(biāo)準(zhǔn)，因此，對2021年春季在福建省南繁育種基地（海南省三亞市海棠灣區(qū)藤橋）同一地點(diǎn)種植的?；?02和內(nèi)10優(yōu)702的基本農(nóng)藝性狀和籽粒表型進(jìn)行了調(diào)查并統(tǒng)計(jì)相應(yīng)的表型數(shù)據(jù)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，福恢702和內(nèi)10優(yōu)702均具有良好的農(nóng)藝性狀，株型適中、穗大粒多、結(jié)實(shí)率高、長粒型、長寬比適中、千粒重較大，和福恢702 相比，內(nèi)10優(yōu) 702的株高和有所降低，每叢有效穗數(shù)增加，穗長更長，粒長變長且粒寬變窄導(dǎo)致了長寬比變大及千粒重下降（表1）。

表1 ?；?02和內(nèi)10優(yōu)702的農(nóng)藝性狀及粒形比較Table 1 Agronomic characteristics and grain appearances of Fuhui 702 and Nei-10-You-702

2.3 內(nèi) 10 優(yōu) 702 的米質(zhì)分析

委托農(nóng)業(yè)農(nóng)村部食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心（武漢）對內(nèi)10優(yōu)702的多項(xiàng)稻米品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了檢測。品種內(nèi)10優(yōu)702的各項(xiàng)指標(biāo)如下：糙米率79.6%，整精米率65.3%，堊白粒率20%，堊白度4.8%，直鏈淀粉含量15.5%，膠稠度73 mm，長寬比3.0，主要理化指標(biāo)達(dá)到了中華人民共和國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部頒布的食用優(yōu)質(zhì)大米三級標(biāo)準(zhǔn)。目前水稻中已經(jīng)鑒定及克隆的香味基因只有一個，即Badh2[20]，對內(nèi)香10優(yōu)702的親本內(nèi)香10A和?；?02中所攜帶的香味基因Badh2的序列進(jìn)行測序分析。測序結(jié)果表明內(nèi)香10A中的Badh2基因型與已克隆的香稻品種蘇玉糯一致，均為badh2-E7單倍型，即在第7 外顯子中發(fā)生 8 bp 缺失和 3 bp 的變異，造成蛋白移碼突變，而?；?02中的Badh2基因與無香味的日本晴序列一致，均為功能正常的無香型（圖2）。由于食用的稻米為雜交組合的F2種子，有四分之一為純合的badh2-E7單倍型，因而內(nèi)香10優(yōu)702的稻米也有部分香味，能總體上提升食味品質(zhì)。

圖2 香味基因Badh2在各品種中的單倍型分析Fig.2 Haplotype analysis on fragrance gene Badh2 in various varieties

2.4 內(nèi) 10 優(yōu) 702 及其親本的稻瘟病抗性評價(jià)

稻瘟病危害影響水稻產(chǎn)量，我國水稻新品種審定自2008年開始實(shí)行稻瘟病抗性的“一票否決”制，新選育的品種必須具備一定的稻瘟病抗性，因此我們對內(nèi)10優(yōu)702及其親本內(nèi)香10A和?；?02分別在福建省上杭縣茶地鎮(zhèn)國家級稻瘟病抗性鑒定點(diǎn)進(jìn)行田間稻瘟病抗性自然誘發(fā)鑒定及室內(nèi)苗期稻瘟病人工噴霧接種鑒定。2020年正季，在茶地鎮(zhèn)自然環(huán)境下種植內(nèi)10優(yōu)702及其親本內(nèi)香10A及福恢702并進(jìn)行田間發(fā)病情況調(diào)查。田間鑒定調(diào)查結(jié)果表明，?；?02、內(nèi)香10A及內(nèi)10優(yōu)702的苗瘟均表現(xiàn)為抗，葉瘟分別為中感、抗、抗，穗莖瘟均為抗，綜合評價(jià)分別為中感、抗、抗。2020年秋季在福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所稻瘟病抗性鑒定中心進(jìn)行的苗期室內(nèi)稻瘟病鑒定，共10個供試菌株，分別用單菌株接種及混合接種（即10個菌株混合），云引為抗病對照，麗江新團(tuán)黑谷為感病對照。苗期鑒定結(jié)果顯示，福恢702、內(nèi)香10A及內(nèi)10優(yōu)702的抗菌株率分別為30.77%，92.31%和100%，對應(yīng)的抗性評價(jià)分別為感、抗和抗（圖3，表2）。2020年正季再經(jīng)恩施州農(nóng)業(yè)科學(xué)院植保土肥所鑒定，內(nèi)10優(yōu)702的稻瘟病綜合抗性指數(shù)2.0，穗瘟損失率最高級1級，抗稻瘟??；稻曲病最高級1級，中抗稻曲??；紋枯病高級5級，中感紋枯病。綜合以上鑒定結(jié)果表明，內(nèi)10優(yōu)702具有較強(qiáng)的稻瘟病抗性。

表2 內(nèi)10優(yōu)702、內(nèi)香10A和福恢702的稻瘟病抗性鑒定結(jié)果Table 2 Blast resistance of Nei-10-You-702, Neixiang 10A, and Fuhui 702

圖3 內(nèi)10優(yōu)702、內(nèi)香10A和?；?02的室內(nèi)苗期稻瘟病抗性鑒定Fig.3 Phenotypes of Fuhui 702, Neixiang 10A, and Nei-10-You-702 inoculated for 7 d at seedling stage

2.5 內(nèi) 10 優(yōu) 702 的耐儲藏性鑒定

近年來，隨著全球氣候變暖，稻谷的儲藏問題日益加劇，耐儲性也成為衡量新品種的重要指標(biāo)之一。因此我們將2021年福建省南繁育種基地（海南省三亞市海棠灣區(qū)藤橋）新收獲的內(nèi)10優(yōu)702及?；?02的種子進(jìn)行人工老化處理以明確其耐儲性，并選擇同時間同地點(diǎn)播種的云恢290、9311、明恢86、玉晶絲苗等4個不同耐儲性的材料作為對照。新收獲的種子在37 ℃烘干箱中烘干5 d破休眠后，在老化箱中分別進(jìn)行人工老化處理21 d和28 d。處理前后的種子在光照培養(yǎng)箱萌發(fā)10 d，調(diào)查并統(tǒng)計(jì)種子的4 d短時發(fā)芽率和10 d整體發(fā)芽率，以判斷品種的耐儲性。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，未進(jìn)行人工老化處理的種子的4 d短時發(fā)芽率和10 d整體發(fā)芽率均在95%以上，說明所選擇的種子質(zhì)量都較好。而人工老化處理21 d后，9311和明恢86的短時發(fā)芽率明顯降約低至80%，而云恢290、玉晶絲苗、?；?02和內(nèi)10優(yōu)702的短時發(fā)芽率仍保持在95%以上；人工老化處理28 d后，云恢290短時發(fā)芽率為79.33%，內(nèi)10優(yōu)702的短時發(fā)芽率為73.33%，福恢702為34.67%，9311為18.67%，而明恢63和玉晶絲苗已經(jīng)降低到10%以下（圖4?A）；人工老化處理 21 d 及 28 d 的 10 d 整體發(fā)芽率趨勢與4 d短時發(fā)芽率趨勢相一致（圖4?B）。云恢290已被證明具有很好的耐儲性[4]，本研究試驗(yàn)結(jié)果也證實(shí)了這一點(diǎn)，而內(nèi)10優(yōu)702的耐儲性和云恢290較為接近，表明內(nèi)10優(yōu)702同樣具有很強(qiáng)的耐儲性，便于在高溫高濕的南方地區(qū)貯藏。

圖4 人工老化處理前后各品種的短時發(fā)芽率和整體發(fā)芽率Fig.4 Percentages of shortened and overall seed germination rates of different varieties of rice before and after artificial aging

2.6 內(nèi) 10 優(yōu) 702 的區(qū)試表現(xiàn)

福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所和湖北惠民農(nóng)業(yè)科技有限公司供種。內(nèi)10優(yōu)702屬三系秈型中稻雜交水稻新組合，屬基本營養(yǎng)型，作中稻種植。

2016?2017 年兩年區(qū)試每667 m2平均產(chǎn)量586.60 kg，比對照瑞優(yōu)399增產(chǎn)3.51%。其中2016年區(qū)試每667 m2平均產(chǎn)量557.33 kg，比對照瑞優(yōu)399增產(chǎn)3.56%，極顯著，居第7位；6試點(diǎn)中，4點(diǎn)增產(chǎn)，增產(chǎn)點(diǎn)比例66.7%；比組平均增產(chǎn)1.08%，兩年12試點(diǎn)，8點(diǎn)增產(chǎn)，增產(chǎn)點(diǎn)比例66.7%。全生育期兩年區(qū)試平均149.9 d，比對照早熟5.0 d。主要農(nóng)藝性狀兩年綜合表現(xiàn)：每667 m2有效穗17.7萬，成穗率60.6%，株高116.7 cm，穗長26.1 cm，每穗總粒數(shù)161.5粒，實(shí)粒數(shù)133.4粒，結(jié)實(shí)率82.6%，且年度區(qū)試結(jié)實(shí)率＜65%區(qū)試點(diǎn)分別為 0、0 個，千粒重 28.7 g。2017 年區(qū)試每 667 m2平均產(chǎn)量615.89 kg，比對照瑞優(yōu)399增產(chǎn)3.46%，極顯著，居第5位；6試點(diǎn)中，4點(diǎn)增產(chǎn)，增產(chǎn)點(diǎn)比例66.7%；比組平均增產(chǎn)4.28%。全生育期150.7 d，比對照早熟5.5 d。主要農(nóng)藝性狀表現(xiàn)：每667 m2有效穗19.8萬，成穗率62.7%，株高118.0 cm，穗長27.2 cm，每穗總粒數(shù)158.7粒，實(shí)粒數(shù)131.1粒，且區(qū)試結(jié)實(shí)率＞65%的區(qū)試點(diǎn)數(shù)0個，結(jié)實(shí)率82.6%，且區(qū)試結(jié)實(shí)率＜65%的區(qū)試點(diǎn)0個，千粒重27.6 g。

3 討論與結(jié)論

當(dāng)前水稻育種對優(yōu)良品種要求除具備水稻新品種的基本條件外，還要求產(chǎn)量高、品質(zhì)好、廣適性好和具備較強(qiáng)的抗病性及耐儲性等多重特性。高產(chǎn)是優(yōu)良品種最基本條件，水稻產(chǎn)量是由單位面積有效穗數(shù)、每穗總粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重共同決定的[21]。內(nèi)10優(yōu)702在2016和2017年的兩年區(qū)試每667 m2平均產(chǎn)量586.60 kg，比對照瑞優(yōu)399增產(chǎn)3.51%，兩年12試點(diǎn)，8點(diǎn)增產(chǎn)，增產(chǎn)點(diǎn)比例66.7%，達(dá)到了高產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。同時由于當(dāng)前人民的生活水平總體提高，對稻米的品質(zhì)也要求高了，要求稻米外觀好看并且好吃。在評價(jià)米質(zhì)優(yōu)劣的諸多指標(biāo)中，整精米率、堊白率、堊白度、直鏈淀粉含量和食味最為重要[22]。內(nèi)10優(yōu)702的米質(zhì)主要指標(biāo)兩年綜合表現(xiàn)單看每個指標(biāo)雖然都不算很突出，但是綜合總體指標(biāo)，達(dá)到了部頒優(yōu)質(zhì)稻谷3級標(biāo)準(zhǔn)。稻瘟病的發(fā)生與灌漿期天氣陰雨、寡照、氣溫低等密切相關(guān)，如果水稻在灌漿期遇到嚴(yán)重稻瘟病，則可能造成大幅度減產(chǎn)甚至絕產(chǎn)，將對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成巨大損失[23]。過去我國稻瘟病平均年發(fā)病面積在8 000萬畝以上[24]，因此我國水稻新品種審定從2008年開始實(shí)行稻瘟病抗性的“一票否決”制。2020年正季經(jīng)恩施州農(nóng)科院植保土肥所鑒定，內(nèi)10優(yōu)702稻瘟病綜合抗性指數(shù)2.0，穗瘟損失率最高級1級，抗稻瘟?。坏厩∽罡呒?級，中抗稻曲??；紋枯病高級5級，中感紋枯病。云恢290通常被作為強(qiáng)耐儲藏的水稻對照材料，而內(nèi)10優(yōu)702的耐儲性和云恢290非常接近，也具有很強(qiáng)的耐儲性。綜合上述，內(nèi)10優(yōu)702在高產(chǎn)、稻米品質(zhì)、抗稻瘟病及耐儲藏幾個方面總體表現(xiàn)不錯。