羅世友，胡蘭香，熊煥金，吳小燕，陳明亮，鄧 偉，陳大洲，肖葉青

(江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 水稻研究所/國家水稻改良工程中心南昌分中心/水稻國家工程實(shí)驗(yàn)室,江西 南昌 330200)

香稻是一種自身含有香味物質(zhì)，其香味能夠被人識(shí)別出來的特種稻。在國際市場(chǎng)上香米價(jià)格高出普通稻米2～3倍，印度的巴斯馬蒂香米和泰國茉莉香米正是因其獨(dú)特的香味而成為世界上最大宗的出口大米品種。江西省氣候溫暖，雨量豐富，無霜期長，屬中亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，特別適合種植水稻。全省水稻產(chǎn)量占糧食總產(chǎn)的90%以上，是1949年以來全國唯一不間斷輸出稻米的省份。根據(jù)國家水稻數(shù)據(jù)中心的統(tǒng)計(jì)[1]，自1985年實(shí)施品種審定以來，截至2019年，江西省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)共審定水稻品種948個(gè)。其中，贛晚秈31號(hào)是通過審定的第一個(gè)常規(guī)香稻品種，其谷粒具有茉莉香味。其后陸續(xù)審定了總共不到10個(gè)常規(guī)香稻品種，主要有2個(gè)方面的原因：一是為了解決我國的溫飽問題，長期以來對(duì)新品種的評(píng)價(jià)審定主要以產(chǎn)量為主要指標(biāo)，忽視了品種的營養(yǎng)、口感等品質(zhì)性狀，加上水稻品種的品質(zhì)與產(chǎn)量一直是一對(duì)很難調(diào)和的矛盾，導(dǎo)致審定的香稻品種極其少。二是水稻的香味受第8號(hào)染色體上的隱性基因Badh2的調(diào)控，在選育過程中很容易丟失；雜交稻中只有不育系和恢復(fù)系同時(shí)攜帶香味基因，所有稻米才會(huì)有香味；不育系或恢復(fù)系只有一個(gè)攜帶香味基因，稻米的香味處于分離狀態(tài)，只有小部分稻米有香味，這增加了選育難度。隨著現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，其通過利用與性狀基因緊密連鎖的標(biāo)記進(jìn)行檢測(cè)、追蹤目標(biāo)基因，能夠在品種選育的早期世代獲得基因的純合體，這有助于提高育種效率，縮短育種年限，加快育種進(jìn)程。

贛晚秈30號(hào)(原名923)是江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所于2000年育成的一個(gè)晚秈優(yōu)質(zhì)稻品種[2]。923的分蘗力強(qiáng)，穗小結(jié)實(shí)率高，米飯有嚼勁，清香軟滑，外觀和口感與泰國大米相媲美，以至于出現(xiàn)用923大米冒充泰國香米進(jìn)行銷售的現(xiàn)象。針對(duì)其產(chǎn)量偏低的問題，筆者從923的自然雜交后代中選育出了高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)品種贛晚秈37號(hào)(原名926)[3]。926于2005年通過江西省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定，其米質(zhì)達(dá)國標(biāo)3級(jí)，外觀和食味品質(zhì)與923相當(dāng)，被列為2017年的江西省主推品種。隨著人民生活水平的不斷提高，普通消費(fèi)者對(duì)日常消費(fèi)的口糧品質(zhì)提出了更高要求，香米因其口感好而成為市場(chǎng)追捧的對(duì)象。為了適應(yīng)市場(chǎng)和消費(fèi)者的需求，保持923品種的外觀和食味品質(zhì)，增加香味特性，提高產(chǎn)量水平，筆者選用香稻品種美香占2號(hào)作母本與923雜交，通過分子標(biāo)記輔助選擇攜帶香味基因的單株，結(jié)合農(nóng)藝性狀的篩選，最終育成香稻品種九香粘。九香粘于2016年申報(bào)國家植物新品種權(quán)保護(hù)，2018年1月獲得授權(quán)(品種權(quán)號(hào)：CNA20160965.1)。2016年4月通過江西省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定(審定編號(hào)：贛審稻2016001)。

1 材料與方法

1.1 水稻材料

923是一個(gè)優(yōu)質(zhì)晚秈稻品種，其分蘗力強(qiáng)，直鏈淀粉含量14.9%，米飯有韌性耐咀嚼，外觀和口感都很突出。美香占2號(hào)是廣東省農(nóng)科院水稻所育成的優(yōu)質(zhì)香稻品種，具有株型好、分蘗力較強(qiáng)、結(jié)實(shí)率較高、熟色好、谷粒較小的特點(diǎn)。

1.2 分子標(biāo)記的檢測(cè)

水稻葉片總DNA的提取采用CTAB法，稍加修改。具體方法：在裝有3 cm長新鮮葉片的2 mL離心管中加入600 μL的CTAB提取液，用高通量組織研磨儀研磨；將離心管移入65 ℃的水浴鍋中水浴30 min；在通風(fēng)櫥往離心管中加入600 μL的氯仿，混勻5～10 min，在離心機(jī)上用12000 r/min轉(zhuǎn)速離心6 min，吸取上清液200 μL至準(zhǔn)備好的1.5 mL離心管；在1.5 mL離心管中加入400 μL的預(yù)冷無水乙醇，混勻后放-20 ℃冰柜冷藏30 min，然后用12000 r/min轉(zhuǎn)速離心8 min，倒去無水乙醇，晾干；加ddH2O 200 μL溶解，-20 ℃冷藏備用。

PCR反應(yīng)體系為10 μL,其中模板DNA 1 μL，引物 1 μL(上游引物和下游引物各0.5 μL)，2.5 mmol/L dNTPs 0.2 μL，10×PCR Buffers 1 μL，5 U/μL Taq DNA聚合酶 0.25 μL，ddH2O 6.55 μL。PCR反應(yīng)程序：95 ℃、5 min；95 ℃、30 s；55 ℃、30 s；72 ℃、45 s，35個(gè)循環(huán)；72 ℃、10 min。采用8%聚丙烯酰胺凝膠進(jìn)行電泳顯影。Badh2基因的連鎖標(biāo)記[4]：Badh2-E7上游引物序列：5′-GGTTGCATTTACTGGGAGTT-3′；下游引物序列：5′-CAGTGAAACAGGCTGTCAAG-3′。所有試劑及藥品均購自北京鼎國昌盛生物技術(shù)有限責(zé)任公司。

1.3 稻米品質(zhì)性狀的檢測(cè)

參照農(nóng)業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)《食用稻品種品質(zhì)》(NY/T 593─2013)方法，測(cè)定水稻的出糙率、精米率、整精米率、粒長、長寬比、堊白粒率、堊白度、膠稠度、直鏈淀粉含量等主要稻米品質(zhì)指標(biāo)。

1.4 產(chǎn)量測(cè)算方法

水稻成熟后適時(shí)收割，在太陽下晾曬3 d，去除癟粒和空粒，測(cè)量鮮重，采用稻谷水分快速測(cè)量儀測(cè)量曬干的稻谷含水量，根據(jù)公式：干重=[(1-鮮重含水量)×鮮重/(1-標(biāo)準(zhǔn)含水量)]，換算成干重，根據(jù)實(shí)割的稻田面積計(jì)算水稻的產(chǎn)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 選育經(jīng)過與方法

2008年夏季中稻應(yīng)用美香占2號(hào)作母本與923構(gòu)建組合美香占2號(hào)/923，同年冬季海南種植F1，剔除假雜株后混收種子。2009年秋季南昌晚稻種植F2群體，苗期取葉片檢測(cè)香味基因，采用系譜法進(jìn)行熟期、株型和香味選擇單株，適當(dāng)放寬選擇標(biāo)準(zhǔn)，多選單株。2009年冬季南繁種植F3株系，淘汰具有顯著缺點(diǎn)的株系。2010年秋季晚稻種植F4株系，每個(gè)株系種植50株，加大選擇壓力，在分蘗力強(qiáng)、株型偏緊湊、大穗和熟期稿色好的入選株系中，選擇具有香味的單株混收種子。2010年冬季南繁種植F5株系，選綜合性狀優(yōu)良的株系混收。2011年秋季晚稻種植F6株系，每個(gè)株系種植100株，成熟期混收株系，進(jìn)行米質(zhì)品嘗，編號(hào)117488的株系表現(xiàn)食味口感好，有香味，安排冬季南繁加代繁殖。2012年秋季晚稻進(jìn)行小區(qū)比較試驗(yàn)，并進(jìn)行移栽和直播試驗(yàn)，表現(xiàn)出產(chǎn)量較高、抗倒性較好，送稻谷進(jìn)行品質(zhì)分析，命名為九香粘。

2.2 香味基因的檢測(cè)

在美香占2號(hào)/923組合的F2～F5分離世代的中間材料苗期提取葉片，應(yīng)用Badh2-E7標(biāo)記進(jìn)行輔助選擇，標(biāo)記攜帶香味基因純合型的單株，結(jié)合農(nóng)藝性狀的考察，確定保留單株留種。檢測(cè)結(jié)果見圖1。

P1:美香占2號(hào);P2:923;1～22:分離世代材料。

2.3 主要農(nóng)藝性狀

九香粘為常規(guī)香型秈稻品種，莖、葉、糙米均有香味；株型緊散適中，長勢(shì)繁茂，莖稈較粗壯，株高124 cm，莖稈基部包莖節(jié)，分蘗力強(qiáng)，單株10個(gè)有效穗以上；葉色較淺，老葉葉尖和葉緣漸黃，劍葉微卷，倒二葉直立，葉下禾，后期落色好；穗大粒多，著粒較密，穗長約24.7 cm；平均每穗總粒數(shù)約151.6粒，每穗實(shí)粒數(shù)127.4粒，結(jié)實(shí)率84.0%，千粒重26.5 g；平均單穗重3.37 g。九香粘與923的主要農(nóng)藝性狀對(duì)比見表1，從表1可以看出，九香粘的株高、結(jié)實(shí)率和全生育期與923的相當(dāng)，產(chǎn)量的增加主要是通過增加穗長和每穗總粒數(shù)，從而提高單穗重來實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)的目標(biāo)。

表1 九香粘與親本923的主要農(nóng)藝性狀的比較

2.4 主要品質(zhì)

2015年經(jīng)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心(武漢)檢測(cè)：九香粘出糙率80.5%，精米率71.7%，整精米率62.0%，粒長7.0 mm，長寬比3.4，堊白粒率2.3%，堊白度4.6%，膠稠度72 mm，直鏈淀粉含量15.4%。九香粘與923的品質(zhì)性狀對(duì)比見表2。九香粘在選育的過程中主要以923為對(duì)照，保留了923的粒型優(yōu)勢(shì)，提高了出糙率和膠稠度，米質(zhì)達(dá)國標(biāo)3級(jí)，口感好，有香味。

表2 九香粘與親本923的主要品質(zhì)性狀對(duì)比

2.5 產(chǎn)量表現(xiàn)

2015年區(qū)試平均產(chǎn)量為9032.1 kg/hm2，比對(duì)照Y兩優(yōu)1號(hào)增產(chǎn)0.29%，差異不顯著。全生育期132.9 d，比對(duì)照Y兩優(yōu)1號(hào)長2 d。2012年在永修縣燕坊村作一季稻直播試驗(yàn)，平均產(chǎn)量7755 kg/hm2，未倒伏。2013年在江西省南昌縣塘南、向塘鎮(zhèn)、廣福鎮(zhèn)、星子縣、永修縣、宜豐縣、撫州和高安基地等地試種，產(chǎn)量接近或超過7500 kg/hm2，高產(chǎn)田塊達(dá)到9000 kg/hm2(廣福鎮(zhèn))，產(chǎn)量表現(xiàn)較為穩(wěn)定。2014年在江西省農(nóng)科院高安基地示范試驗(yàn)，人工移栽，經(jīng)專家測(cè)產(chǎn)，產(chǎn)量8076 kg/hm2，未見明顯病蟲害。在永修縣種植1.5 hm2，人工移栽，平均產(chǎn)量8460 kg/hm2，未見稻瘟?。辉诤诳h種植3.33 hm2，直播栽培，平均產(chǎn)量6930 kg/hm2，高產(chǎn)田塊7905 kg/hm2；在宜豐縣采取拋秧種植4.5 hm2，平均產(chǎn)量6165 kg/hm2，高產(chǎn)田塊8700 kg/hm2，抗病能力強(qiáng)。2015年在德安縣試種6.7 hm2，全部直播，6月1日播種，生育期128 d，經(jīng)縣農(nóng)業(yè)局組織專家現(xiàn)場(chǎng)測(cè)產(chǎn)，平均產(chǎn)量8904 kg/hm2。

3 小結(jié)與討論

江西省是我國糧食生產(chǎn)的11個(gè)主產(chǎn)區(qū)之一，長期堅(jiān)持輸出稻米，為保障我國糧食安全作出了重要貢獻(xiàn)。在以產(chǎn)量為主要考核指標(biāo)的水稻品種審定體系下，截至目前，江西省總共審定的常規(guī)香稻品種有贛晚秈31號(hào)(2002年審定)、贛晚秈39號(hào)(2009年審定)、贛晚秈40號(hào)(2015年審定)、美香新占(2016年審定)、九香粘(2016年審定)、洪香占(2019年審定)和贛香占1號(hào)(2019年審定)。所有常規(guī)香稻品種都是進(jìn)入21世紀(jì)以后才審定的，這與我國的國情基本是相吻合的，20世紀(jì)的2次綠色革命——矮化育種和雜交稻育種，都是為了滿足人民的吃飽問題。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，普通消費(fèi)者對(duì)稻米的要求也提高了，不僅要吃飽，而且要吃好。這給水稻育種提出了新的課題，在保證產(chǎn)量的前提下，如何提高稻米品質(zhì)成了新的研究方向。香味是稻米非常重要的食味品質(zhì)性狀之一，香米因其香味濃郁、口感好而倍受消費(fèi)者喜愛。

常規(guī)香稻品種的選育一般采用系譜選育法，所需育種時(shí)間長、效率低。分子標(biāo)記輔助選擇育種是一種通過檢測(cè)與性狀基因緊密連鎖的標(biāo)記達(dá)到高效定向選擇的目的，結(jié)合農(nóng)藝性狀的篩選進(jìn)行品種培育的方法。目前，該方法廣泛應(yīng)用于水稻的常規(guī)稻和雜交稻父母本的培育與改良，已經(jīng)有一些審定品種主要是通過應(yīng)用該方法來提高其產(chǎn)量、品質(zhì)和抗性等綜合性狀。莊杰云等[5]通過多基因聚合技術(shù)將抗稻瘟病基因Pib、Pita，抗白葉枯病基因Xa4、Xa13和優(yōu)質(zhì)基因Wx聚合到一起育成恢復(fù)系中恢161，配組成雜交稻新組合中優(yōu)161。彭應(yīng)財(cái)?shù)萚6-7]應(yīng)用?；?38與攜帶白葉枯病抗性基因Xa21的IRBB21雜交建組，利用分子標(biāo)記檢測(cè)和人工接種抗性鑒定相結(jié)合，育成高抗白葉枯病的恢復(fù)系中恢218。隨后育成雜交稻益豐優(yōu)218和天優(yōu)2180。吳俊等[8]應(yīng)用分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)，將馬來西亞普通野生稻中的增產(chǎn)QTLyld1.1和yld2.1導(dǎo)入9311中，育成高產(chǎn)恢復(fù)系R163，繼而育成雜交稻組合Y兩優(yōu)7號(hào)。柳武革等[9]應(yīng)用分子標(biāo)記輔助選擇方法將Pi-1和Pi-2兩個(gè)基因?qū)霕s豐B中，獲得改良保持系，然后通過回交轉(zhuǎn)育成抗稻瘟病的安豐A。陳志偉等[10]將抗稻瘟病基因Pi-9導(dǎo)入金山B-1中，回交轉(zhuǎn)育成M20A，通過測(cè)配育成雜交早稻M優(yōu)2155。李金華等[11]利用分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)將香味基因(frg)和低直鏈淀粉基因(wax)導(dǎo)入到天豐B中，然后通過回交轉(zhuǎn)育成優(yōu)質(zhì)不育系長泰A，隨后配組育成雜交稻長優(yōu)736。

水稻的香味差異[12]是由Badh2基因的等位變異決定的，與香味有關(guān)的水稻品種常常包括其第7外顯子8 bp的缺失和3個(gè)單核苷酸多態(tài)性(SNPs)，或者第2外顯子7 bp的缺失。當(dāng)Badh2基因在編碼區(qū)或者調(diào)控區(qū)域發(fā)生突變時(shí)，能夠產(chǎn)生無生物學(xué)活性的甜菜堿脫氫酶，導(dǎo)致水稻產(chǎn)生香味。目前，已經(jīng)有研究者通過利用Badh2基因的緊密連鎖標(biāo)記進(jìn)行輔助育種培育出了香稻品種。李俊周等[13]利用香稻品種方欣4號(hào)與自育的高產(chǎn)抗病品種20106雜交，后經(jīng)分子標(biāo)記輔助選擇Badh2基因和產(chǎn)量品質(zhì)性狀的篩選，培育出種綜合性狀好、穩(wěn)產(chǎn)性好、米質(zhì)優(yōu)的香稻品種豫農(nóng)粳11號(hào)。閆影等[14]以南粳46為母本，廣陵香粳為父本，采用分子標(biāo)記輔助選擇方法聚合了香味等位基因Badh2-E7和低直鏈淀粉含量基因Wx-mq，結(jié)合直鏈淀粉含量測(cè)定和香味檢測(cè)，育成了優(yōu)質(zhì)早熟香稻新品種滬早香軟1號(hào)。朱小方等[15]以香型軟米水稻青香軟粳作為軟米基因供體親本,以香型非軟米水稻光明粳2號(hào)作為轉(zhuǎn)育親本,結(jié)合軟米基因分子標(biāo)記輔助篩選,成功培育出了香型軟米水稻上師大18號(hào)。

本研究是以優(yōu)質(zhì)稻923為主要受體，通過分子標(biāo)記輔助選育的方法，將美香占2號(hào)攜帶的香味基因?qū)肫渲?，結(jié)合系譜選育的方法，農(nóng)藝性狀的選擇以923為主要參考，定向選擇大穗型材料，經(jīng)江西南昌和海南三亞兩地4年的穿梭育種培育成香稻品種九香粘。九香粘表現(xiàn)為產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)、稻米香、適應(yīng)性廣的特點(diǎn)，2017年作為中國援助非洲剛果(金)的新品種[16]，在當(dāng)?shù)亟?jīng)過3個(gè)示范點(diǎn)種植測(cè)產(chǎn)結(jié)果，與當(dāng)?shù)?個(gè)品種(Moponga、Jasmine)對(duì)照，比Moponga增產(chǎn)21.3%，比Jasmine增產(chǎn)17.6%，增產(chǎn)顯著。