張 穩(wěn),彭既明,袁定陽,劉梓琦,唐自標,楊 璐,楊 峰,楊遠柱,羅德強,李建武,彭 銳
(1湖南農業(yè)大學,長沙 410125;2湖南雜交水稻研究中心,長沙 410125;3湖南亞華種業(yè)科學研究院,長沙 410125;4貴州省水稻研究所,貴陽 550016)
中國是世界最大的水稻生產國,水稻總產量居世界第一,種植面積僅次于印度。但中國也是世界上人口最多的國家,隨著人口的不斷增加,對于糧食的需求也在逐漸增加,提高水稻產量成為擺在我們面前的重大課題。為滿足中國巨大的糧食需求,農業(yè)部于1996年啟動了超級稻育種計劃[1]。通過水稻長期的育種改良實踐發(fā)現,水稻育種提升產量潛力有兩種途徑,即形態(tài)改良和雜種優(yōu)勢的利用,其中良好的株型是超高產的基礎[2]。根據不同的水稻株型,育種家們提出各種水稻育種模型。如楊守仁[3]提出的適宜北方稻作區(qū)的“大穗直立穗”育種模型,周開達[4]提出的適宜長江上游稻作區(qū)的“重穗型”育種模型,黃耀祥院士[5]提出的“半矮桿叢生早長超高產模型”。KRUSH[6]提出的少分蘗大穗育種模型,袁隆平院士[7]提出的“高冠層、矮穗層、中大穗”育種模型。這些育種模型多以大穗、重穗為主攻方向。近幾年,推廣的雜交稻品種如‘湘兩優(yōu)900’(超優(yōu)千號)[8]、‘Y 兩優(yōu) 2 號’[9]、‘廣兩優(yōu) 1128’[10]、‘晶兩優(yōu)1988’[11]和‘Y兩優(yōu)957’[12]等,其每穗總粒數均超過了200粒,這些品種穗形大、分蘗能力弱、有效穗較少,且灌漿期延長,為達到高產,不得不大量施用氮肥,導致成本增加、經濟效益降低、環(huán)境污染加重等問題。因此彭既明于2017提出了“多穗型超級雜交稻”育種模型。多穗型雜交水稻品種是指主要性狀達到省級或者國家品種審定標準,在生育期、產量、品質、抗性以及生產應用面積等方面符合農業(yè)部“超級稻品種確認辦法”的基礎上,單位面積有效穗數表現比大面積種植的主推品種或者區(qū)試對照品種有明顯優(yōu)勢、每穗總粒數在150~200粒的中大穗型雜交水稻品種[13]。依照“多穗型超級雜交稻”育種模型,彭既明等培育出強分蘗兩系不育系‘明S’[14]以及培育出多穗型雜交稻新品種‘明兩優(yōu)143’[15]與‘隆兩優(yōu)0078’?!鲀蓛?yōu)143’審定編號為瓊省稻2015007,‘隆兩優(yōu)0078’審定編號為國審稻20210219,植物新品種權保護公告號為CNA042668E。
‘10P50’系湖南雜交水稻研究中心彭銳、彭既明等,于2010年夏在長沙用‘華占’作母本、‘P143’作父本配組雜交,通過南繁北育、加壓選擇,于2014年F6基本穩(wěn)定,其中一個單株與數個兩系不育系所配組合雜種優(yōu)勢表現明顯,綜合性狀好,于是當選并正式定名為‘10P50’。該父本在湖南長沙5月中旬播種,播始歷期80~81天左右;株葉形態(tài)好,株高110 cm左右;分蘗力非常強,單株分蘗在12個以上;每穗總粒數可達185粒左右,結實率保持在91%以上,千粒重為26 g左右;稻穗大、花粉量足、開花習性好;抗稻瘟病、耐低溫能力強。
‘隆科638S’系湖南亞華種業(yè)科學研究院楊遠柱等采用‘湘陵628S’作母本同不育系‘C815S’進行雜交,選育而成的兩系不育系,該不育系具有不育性穩(wěn)定、異交結實率高、配合力強、高度抗倒、熟期轉色佳的特點,不育表現為完全典敗和無花粉型兩種類型,不育期不育株率與不育度均能達100%,育性轉換的臨界溫度要低于23.5℃,不育性穩(wěn)定。2014年8月通過了湖南省審定(湘審稻2014022)[16]。
‘隆兩優(yōu)0078’為本課題組用不育系‘隆科638S’與自選恢復系‘10P50’配組選育而成的多穗型兩系雜交稻新品種。2010年夏季在長沙用‘華占’作母本、用‘P143’作父本雜交,獲得F1種子;2011年春季在三亞種植F1;2011年夏季在長沙種植1900株F2群體,從中選擇58個優(yōu)良單株;2013年春季在三亞種植F3的58個株系,發(fā)現其中13個株系綜合性狀表現較好,從每個株系選5個單株,共計65個優(yōu)良單株;2013年夏季在長沙種植13個株系(65個單株),其中4個株系表現優(yōu)異,每個株系繼續(xù)選5個單株加代;2014年春季在三亞種植F5,其中3個株系表現優(yōu)良,每個株系選5個單株與數個兩系不育系進行測交,得到共計45個測交組合;2014年夏季在長沙作一季中稻種植45個測交組合,觀察雜種優(yōu)勢,發(fā)現編號‘10P50’的株系與‘隆科638S’所配組合雜種優(yōu)勢強,該父本正式命名為‘10P50’,組合定名為‘隆兩優(yōu)0078’。2015年夏季在長沙制種。2016年夏季在長沙參加所屬課題組品比。2017—2018年參加湖南雜交水稻研究中心的品比試驗、高產示范。2019年申請植物新品種保護、DUS測試,并參加國家長江中下游科研單位試驗聯(lián)合體的區(qū)試。隆兩優(yōu)0078選育系譜見圖1。
圖1 隆兩優(yōu)0078系譜圖
2019—2020年連續(xù)兩年參加長江中下游科研單位水稻試驗聯(lián)合體中秈遲熟組區(qū)試。區(qū)試中‘隆兩優(yōu)0078’全生育期表現為133.2天,比對照品種‘豐兩優(yōu)四號’晚熟0.2天,全生育期相近。2020年12月至2021年5月在海南三亞作高產栽培示范,全生育期134天,2021年5—10月在湖南長沙作一季中稻高產栽培示范,全生育期為138天(表1)。
表1 長江中下游中秈遲熟組區(qū)域試驗產量、生育期及主要農藝經濟性狀表現
在2019—2020年長江中下游中秈遲熟組區(qū)試中,‘隆兩優(yōu)0078’平均株高124.7 cm,平均穗長25.3 cm,平均每公頃有效穗數為247.5萬穗,每穗總粒數193.4粒,結實率84.5%,千粒重27.0 g。每公頃有效穗數相比對照品種‘豐兩優(yōu)四號’每公頃214.5萬穗,增長率達到了15.4%,是一個典型的多穗型品種[13]。
2020—2021年本單位組織在海南三亞海棠灣進行高產栽培示范,示范面積0.1 hm2,2020年12月16日播種,‘隆兩優(yōu)0078’平均株高105.1 cm,平均穗長22.2 cm,平均每公頃有效穗數達360.0萬穗,每穗總粒數144.2粒,結實率87.2%,千粒重29.3 g(表2)。
2021年在湖南長沙金鼎山進行的高產栽培示范,示范面積0.08 hm2,2021年4月25日播種,‘隆兩優(yōu)0078’平均株高136.1 cm,平均穗長26.8 cm,平均每公頃有效穗數201.7萬穗,每穗總粒數207.5粒,結實率85.7%,千粒重27.2 g。
2021年在貴州興義參與優(yōu)質高產新品種展示,展示面積0.086 hm2,2021年4月10日播種,‘隆兩優(yōu)0078’平均每公頃有效穗數285.0萬穗,每穗總粒數144.9粒,結實率93.6%,千粒重28.0 g(表2)。
表2 ‘隆兩優(yōu)0078’高產示范產量、生育期及主要農藝經濟性狀表現
‘隆兩優(yōu)0078’抗性綜合表現為:稻瘟病綜合指數在長江中下游中秈遲熟組區(qū)試中每年度分別為5.1級、4.1級,穗瘟損失率最高級7級;白葉枯病最高級5級;抽穗期耐熱性1級,耐熱性強。
在長江中下游中秈遲熟組區(qū)試中,經農業(yè)部食品質量監(jiān)督檢驗測試中心(武漢)檢測,‘隆兩優(yōu)0078’米質綜合表現為:糙米率79.7%,精米率73.6%,整精米率68.8%,粒長6.8mm,長寬比3.2,堊白粒率16.3%,堊白度4.2%,透明度1.3級,堿消值3.4級,膠稠度71.0mm,直鏈淀粉含量14.3%,綜合評級為部標普通。
2019年長江中下游中秈遲熟組聯(lián)合體區(qū)域試驗,平均單產10.47 t/hm2,比‘豐兩優(yōu)四號’(CK)增產9.04%,增產點比例93.3%;2020年續(xù)試平均單產9.24 t/hm2,比‘豐兩優(yōu)四號’(CK)增產3.00%,增產點比例為68.8%;兩年區(qū)試平均單產9.86 t/hm2,比‘豐兩優(yōu)四號’(CK)增產6.02%,增產點比例為81.1%。2020年生產試驗平均單產10.01 t/hm2,比‘豐兩優(yōu)四號’(CK)增產13.38%,達到了100%的增產點比例。
2020—2021年在三亞高產示范,經本單位測產,平均單產10.95 t/hm2。2021年在長沙金鼎山作高產示范,經本單位測產,平均單產11.66 t/hm2。單產居14個高產示范品種第一位。2021年在貴州興義參與優(yōu)質高產新品種展示,經貴州農科院水稻研究所測產,平均單產10.75 t/hm2。
‘隆兩優(yōu)0078’適宜在長江中下游生態(tài)區(qū)作一季中稻種植,可在湖北省與湖南?。ǔ淞晟絽^(qū))、江西省、安徽省、江蘇省的長江流域稻區(qū)以及浙江省中稻區(qū)、福建省北部稻區(qū)、河南省南部稻區(qū)的稻瘟病輕發(fā)區(qū)作一季中稻種植。
‘隆兩優(yōu)0078’適宜在長江中下游一季稻區(qū)于4月中下旬至5月上旬播種,每公頃大田用種量為15.0~18.75 kg,每公頃秧田播種量為150~180 kg,浸種時對種子進行消毒處理,播種時稀播勻播,每畝秧田施用45%(15-15-15)的復合肥30 kg作為底肥,以達到培育多蘗壯秧的目的。
‘隆兩優(yōu)0078’一般移栽秧齡為25天左右,品種分蘗能力強,應該合理稀植,栽插規(guī)格為株行距20 cm×26.7 cm,每公頃栽插18.75萬蔸左右,每穴插2粒谷苗,每公頃基本苗數為112.5萬株左右。
‘隆兩優(yōu)0078’在肥料管理上利用品種分蘗能力強特點,早追肥、促低位分蘗成穗。肥料運籌方式分為基肥、分蘗肥、穗肥,其中基肥每公頃施用復合肥450~600 kg,分蘗肥于移栽后3~5天后每公頃施用尿素150~180 kg,穗肥于稻株主莖幼穗分化第3期每公頃采用氯化鉀150 kg拌尿素45 kg的方法施用。
在水分管理上,采取移栽后深水層活蔸,淺水層促分蘗的方法,即在分蘗期保持淺水層,每公頃苗數達225萬左右時曬田;在孕穗期抽穗期保持深水層;齊穗期后灌漿結實期只進行濕潤灌溉,以濕潤為主,干干濕濕以壯籽;在收割前及時斷水,不過要注意在7月下旬至8月上旬為高溫季節(jié),田間需采取深水護苗,后期切忌斷水過早[17-18]。
為減少大田前期病蟲害,秧苗采取帶藥移栽,在秧苗3葉期和移栽前2天兩個時間點,分別噴施對口農藥防治秧田稻薊馬等。大田每隔3~5天必須進行臨田檢查,及時防治各種病蟲害,尤其注意防治稻瘟病。前期主要防治稻薊馬、三化螟、稻縱卷葉螟和矮縮病,中后期主要防治三化螟、稻縱卷葉螟、稻飛虱、稻瘟病和紋枯病,全生育期注意防治白葉枯病[19]。
‘隆兩優(yōu)0078’父母本開花習性均良好。父本‘10P50’植株高大分蘗能力強、大穗、花粉量足,母本‘隆科638S’植株較矮,易于授粉,異交結實率高,配組制種易獲得較高產量。
精確確定播種期,使父母本抽穗揚花期相遇。在湖南制種采取一年夏制,長沙地區(qū)最好將抽穗揚花期安排在8月中下旬,即需將播種安排在5月中旬。父本‘10P50’播始歷期大概81天左右,而母本‘隆科638S’播始歷期為88天左右,因此母本‘隆科638S’需早播7天左右。不育系恢復系的播差期“倒掛”,兩者抽穗揚花期相遇較為容易,但為安全起見可安排播種兩期父本。
‘隆兩優(yōu)0078’的母本‘隆科638S’分蘗能力較弱,父本‘10P50’分蘗能力強、植株高大,因此父母本的需肥水平均較高。肥料運籌方法為在移栽3~5天后,每公頃施用尿素120~150 kg;為充分利用父本分蘗能力強、成穗多的特點,提供大量花粉,父本孕穗期每公頃施用氯化鉀150 kg,并適當混施少量尿素。
母本‘隆科638S’有包頸、裂穎、不育起點溫度低的特點,但對“九二〇”敏感,育種過程中需適時適量施用“九二〇”[16]。一般“九二〇”推薦用量為180~225g/hm2。在母本抽穗10%時,噴施第一次“九二〇”;抽穗50%~60%時,噴施第二次“九二〇”;抽穗70%~80%時,噴施第三次。具體用量第一次為總用量的20%~30%,第二次為70%~80%[19]。
為減少田間串粉,采取時間隔離或者空間隔離的方法。空間隔離要求父母本在抽穗揚花期,制種田500m以內無其他水稻花粉源;時間隔離要求父母本與其他非制種水稻抽穗揚花期相差25天以上。除雜要求在抽穗始期時,除去前作稻株、母本中表現異常的植株,即早穗和散粉的植株;收割時先收父本,母本需再進行一次除雜才能收割。整個制種過程要求全程嚴防機械混雜[20]。