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      攻克軟米與抗病蟲融合選育技術難題,引領雜交稻優質化發展新方向
      • 發布單位:水稻研究所
      • 2023-06-09 17:33:13
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      聚焦一流  創新引領│2022年度廣西科技進步獎勵獲獎項目系列報道之三

      攻克軟米與抗病蟲融合選育技術難題,引領雜交稻優質化發展新方向

           ——記2022年度廣西科技進步一等獎“綠色超級稻豐田優553等系列品種選育與應用”

      2023年廣西科學技術獎勵大會上,我院牽頭完成的“綠色超級稻豐田優553等系列品種選育與應用”項目獲2022年度廣西科技進步一等獎。

      糧食安全國之大者,水稻挑起國家糧食安全“壓艙石”重任,地位舉足輕重。廣西是我國傳統秈稻主要種植區,年播種面積約3000萬畝,占糧食作物總面積的67%;但受高溫高濕氣候影響,生產上主推優質品種產量偏低、抗性偏差,導致化肥、農藥施用量大,嚴重制約水稻綠色健康發展。因此選育優質、高產、抗病、抗蟲等性狀集于一體的“綠色水稻”品種是必然方向。

      項目組圍繞產量、抗性協同提升,收集優異種質、挖掘主效基因,通過雜交、回交等技術手段開展有利基因聚合,借助特色育種圃進行表型性狀加壓決選,創制“綠色水稻”骨干親本,歷經16年育成以“豐田優553”為代表的高產優質綠色雜交稻新品種7個,實現了軟米優質、高產穩產、抗病蟲能力的協調提升,取得了一系列重要創新,引領華南優質雜交稻發展新方向。

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      綠色超級稻品種“豐田優553”田間種植

      破解了華南水稻兩段灌漿、穗基部充實度低對高產的制約

      華南稻區水稻灌漿成熟期氣溫較高、歷期較短,極易導致兩段灌漿、穗基部充實度不夠,限制了產量進一步提升。項目組分析多年多點水稻區試數據,明確華南雙季稻產量與穗/平方(分蘗率)、小穗/穗(穗粒數)的相關性較大,而且單位穗長的小穗/穗(穗粒數)對產量的影響更大;根據源流庫協調互作原理,提出“控穗長、增枝梗、促灌漿”的產量提升育種新思路;即分蘗力、粒型等選擇標準不變,控制穗長、增加單位穗長的二次枝梗來增加穗粒數,通過提升灌漿速度保障結實率達90%,破除了長穗多粒型品種灌漿慢結實差對產量的影響,為優質品種產量提高開拓了一條新途徑。

      構建了基于多性狀定向選擇的高效育種技術體系

      針對軟米優質、抗病抗蟲等優良農藝性狀協調選育難以快速穩定,項目組充分運用新一代基因組學技術和水稻功能基因組學的研究成果,通過功能變異位點標記對育種材料進行已知功能基因的精準鑒定,挑選攜帶多個目標基因的材料作供體親本,以本土優質軟米型骨干材料做受體親本,開展軟米型育種材料抗病蟲等分子遺傳改良。選育過程中按照早世代采用功能標記跟蹤檢測目標基因,從中世代(BC2F1)起通過全基因組芯片進行目標基因和遺傳背景純合度檢測,選取聚合多個目標基因且遺傳背景趨于純合的單株進一步回交,自BC4F1起對自交后代開展目標基因跟蹤檢測和特色育種圃抗病抗逆等加壓決選,不僅實現了軟米優質、高抗病蟲、高產穩產等多個性狀有利基因的快速聚合,而且相比傳統標記輔助改良更加準確、高效。

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      多性狀定向選擇育種技術體系

      育成華南第一個抗褐飛虱軟米不育系“豐田1A”,攻克了華南稻區雜交稻軟米優質和高抗病蟲難以兼顧的難題

      廣泛引進新質源與自有優質材料雜交,后代群體采用“早期跟蹤基因、中期檢測背景純合度、后期加壓決選”進行抗病蟲、氮肥利用率和軟米優質的定向改良,歷經6年12代育成抗病蟲能力強、外觀晶瑩透亮、口感Q彈香甜、營養高效且聚合16個綠色性狀基因的三系不育系“豐田1A(B)”,2012年通過廣西技術鑒定、2014年通過廣東技術鑒定,2016年獲得國家植物新品種權。利用該不育系配組的雜交稻品種,優質二等食用長粒秈稻品質標準達標率100%,主要指標可達部頒一級標準。

      創制出多二次枝梗型強優恢復系“ 桂恢 553”等一批抗病蟲且氮素利用率高的絲苗米粒型水稻核心種質

      利用多穗型恢復系廣恢998與軟米恢復系桂1025雜交,再與R6547(較高粳稻成分的偏秈恢復系)、R456(莖稈粗壯、多小穗的熱帶粳型材料)復交,后代群體遵循“控穗長、增枝梗、補產量”的育種原則,將分子標記和特色育種圃結合,選育出抗倒伏能力強、光合效率高、二次枝梗多的重穗型軟米多抗恢復系R553;引進含多個抗性基因的材料,采用“早期跟蹤基因、中期檢測背景純合度、后期加壓決選”的多性狀定向選擇育種方法進一步改良R553的抗病蟲性,最終育成二次枝梗多、穗粒數多、結實率高、兼抗病蟲(中抗褐飛虱和稻瘟?。?、氮素高效協調(NUE提高31%)的軟米優質恢復系“桂恢553”;并以桂恢553為核心種質基礎,創制出多個二次枝梗超長粒、香型優質多抗恢復系,解決了高產、抗病蟲、氮高效等有利基因快速聚合與多性狀同步選擇的難題。

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      選育出廣西第一個獲認定綠色超級稻品種“豐田優553”

      利用不育系“豐田1A”和恢復系“桂恢553”配組育成雜交品種“豐田優553”,兼抗病蟲、國標1級優質米、減氮30%栽培比對照增產10%、百畝方平均產量697.3公斤/畝,2013年通過審定、2014年入選廣西十大優質米品種、2015年入選農業主推品種、2016年通過超級稻認定、2019年被認定為綠色超級稻;相比過去生產上主推品種,平均增產7.5%、稻米品質更優、抗病蟲抗逆境能力顯著增強、常規栽培節氮30%。2016年“豐田優553”獨家生產經營權以一千五百萬元成功轉讓,創造了國內單品種單區域轉讓價格新高。

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      豐田優553品種權使用許可簽約儀式

      項目成果在產量提升、多基因聚合和育成品種特征特性等方面創新顯著,不僅攻克了優質、高產、抗病蟲融合選育的技術難題,極大提升了雜交稻優質化育種水平;而且育成親本和集成技術被33家研究機構引進應用,引領了優質雜交稻產業發展新方向。此外,該成果以廣西、廣東為中心輻射海南、福建、江西、貴州、云南以及越南、老撾、柬埔寨等國應用,實現畝減施尿素6.5公斤、減藥1-2次,產出稻谷被以高出市場價0.4元/公斤爭相收購,近三年累計推廣1173.3萬畝,新增優質稻谷5.7億公斤,節約成本4.61億元,新增產值46.0億元,不僅降低種稻成本、保護生態環境,而且有利于穩定水稻種植面積、保障國家糧食安全。


      團隊介紹:

      優質雜交稻育種團隊,現有科技人員7人,高級職稱5人。主要圍繞軟米型優質雜交稻,開展重要性狀分子遺傳研究、優質高產抗病雜交稻親本創制及新品種選育、雜交稻輕簡高效高質繁制種技術研究。團隊成員先后主持國家“863”、重點研發專項及廣西科技重大攻關等各類項目45項;育成8個野敗型三系不育系通過技術鑒定、20多個優質雜交稻品種通過國家/省級審定,累計推廣8000萬畝以上;獲國家科技進步特等獎、二等獎各1項,廣西科學技術特別貢獻獎1項、科技進步一等獎2項、二等獎3項、三等獎2項;發表論文48篇(SCI收錄8篇)。

      水稻所  廖張波供稿/韋宇供圖

      一審一校:李丹婷

      二審二校:薛臣藝

      三審三校:楊景峰





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