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中国水稻矮化育种的世界担当!贵州悬竹

发布时间:2022-07-26 13:16:57

中国水稻矮化育种的世界担当!

我国是水稻生产强国,也是稻米消费大国,纵观水稻发展,离不开水稻育种技术的革命。20世纪初以来,水稻品种改良工作一直局限于高秆品种,在较高水肥条件下倒伏现象越发严重,成为限制产量的主要因素。

50年代,以中国工程院院士、广东省水稻育种家黄耀祥为首的一批科学家毕生奉献,通过矮化育种,使水稻生产实现高秆变矮秆,全世界水稻产量翻了一番,解决了温饱问题,人们将这种由矮化育种带来的粮食生产巨大变化称为“第一次绿色革命。关于水稻矮化育种,我们应该记得的还不止这些。

开创水稻矮化育种 引领第一次绿色革命

我国水稻矮化育种领先国际,追溯起来,已发展有大半个世纪之久。在华南稻作区,台风是稻作的重大威胁,随着土壤、肥料条件的改善和密植水平的提高,倒伏问题成为水稻增产的首要障碍。

强风暴雨频发,水稻倒伏减甜大节竹产

1941年,广西华侨甘利南从南洋带回稻种矮仔占,由于具有矮秆、耐肥、抗倒等许多优良丰产性状,矮仔占成为20世纪60至80年代矮化育种最重要的矮源。矮仔占被称为全国水稻矮源之祖,而将其矮源优势发挥到极致的,无疑是“半矮秆水稻之父黄兔耳兰耀祥。

1955年,黄耀祥首先利用矮仔占与高秆品种广场13杂交,于1959年育成世界第一个矮秆杂交籼稻品种广场矮,成为水稻育种史上一次重大突破。

在这个阶段,黄耀祥提出作物生态育种决策,开创“矮化育种工程,通过利用矮生性主基因Sd-1,相继育成广场矮、珍珠矮、广六矮、二九矮等矮秆良种,不仅有效解决了长期以来水稻因台风倒伏减产的问题,还打破了自开展杂交育种以来,局限于改良高秆水稻品种性状之间相互弥补的老传统,开创了一条矮化育种的新途径,引领了第一次绿色革命。

这段时期,除广场矮之外,还有矮脚南特、台中在来1号和农垦58等具有划时代意义的矮秆品种的育成、引进和推广,共同标志着中国开始大规模的卓有成效的籼、粳稻矮化育种。其中,矮脚南特是1956年广东省潮阳县农民洪春利、洪群英在早籼稻高秆品种南特16号大田中发现株高近70厘米的自然变异株。台中在来1号(TN1)是台湾省台中农业改良场用矮秆品种低脚乌尖与高秆地方品种菜园种杂交育成的矮秆品种。农垦58是中国20世纪50年代后期从日本引进的粳稻育成品种。

我国矮化育种处于世界领先地位,在广场矮诞生7年之后,1966年,国际水稻研究所(IRRI)利用我国台湾地方品种低脚乌尖与皮泰杂交,育成了半矮化品种IR8,创造了当时的高产奇迹,被称为“奇迹稻,为世界范围内掀起第一次绿色革命作出了突出贡献。

一步步前行 创新成就令世界瞩目

水稻矮化育种路径一经开辟,矮秆良种不断涌现。以黄耀祥为首的科研工作者并没有止步,不断创新,把矮化育种推向前进。

20世纪60至70年代,黄耀祥通过发现及利用与Sd-1不等位的新的矮生性主基因Sd-g,开创“丛化育种工程,育成桂朝、双桂等著名良种;进入80年代,他已70岁高龄,仍苦心研究,开创“半矮秆、早长、超高产育种工程,育成了特青、胜优等超高产良种,促使我国粮食产量跃上新台阶;90年代以后,又先后开创“半矮秆、根深早长、超高产、(特)优质育种工程和“两源并举超优势稻育种工程,育成胜泰、金科占系列等超高产、特优质良种,适应新型农业发展需要。

黄耀祥在田间观察品种

新路径的开辟,新品种的育成,不仅解决了高秆品种不耐肥、抗倒性差的问题,也表现出广泛的适应性和突出的丰产性,引起了世界性的水稻育种方向的转变。

1985年至1988年,美国4个州连续4年区域性试验中,桂朝荷莲豆草列全美水稻产量首位,被美国水稻专家成为“神奇种子。美国最有成就的水稻育种家Charlie Bollich对此作出高度评价,他撰文指出:“谈到今后十年甚至20年以后需要的水稻品种的时候,我会考虑我已在进行试验的中国品种桂朝和特青。它们的株型,改变了我对产量进一步提高的某些看法。

特青田间长势

大规模应用 为粮食安全发挥巨大贡献

随着水稻矮化育种的应用,全国主要稻区的高秆品种均被新育成的矮秆、半矮秆品种所取代,开始了水稻品种更新换代。

20世纪60年代中期,广东省已基本实现早稻品种矮秆化,大面积亩产由过去的250公斤左右提高到350-400公斤,一举改变了传统“早四晚六(指双季稻产量早稻占四成,晚稻占六成)的早稻低产面貌。与此同时,矮秆水稻迅速向中国南方各省扩展,至1965年,全国矮秆品种植面积达到2400多万亩,南方稻区基本实现矮秆化,每亩产量提高50公斤以上。20世纪70年代中期,矮秆品种在全国年种植面积最高达1.5亿亩。

自1955年至今六十多年来,矮秆育种在中国大陆诞生了16个年推广面积过千万亩的品种,大部分品种出自广东省农科院水稻研究所。

由黄耀祥育成的广场矮、珍珠矮、广陆矮4号、桂朝2号等标志性矮秆品种,不仅推广生产面积大,而且衍生品种多,成为水稻矮化育种的重要骨干亲本。据统计,1974年,珍珠矮11号年推广面积达3683万亩;1978年,广陆矮4号年推广面积达7429万亩,因其在长江流域双季稻区种植面积大,利用时间长,被誉为矮秆品种之冠;1982年,桂朝2号年推广面积达4066万亩。

来源:揭秘水稻育种发展的“基因(刘定富)

除此之外,年推广面积超过千万亩的,还有浙江省农科院育成的二九青、浙江农业大学育成毛果石楠的先锋一号、四川省农科院育成的泸成17、湖南省农科院育成的湘矮早9号、中国水稻研究所与浙江省嘉兴市农业科学研究院共同选育而成的中嘉早17等等。

在矮化育种的基础上,我国三系杂交稻问世,让稻谷产量再上一个台阶,单产增加20%。两系法杂交水稻的发明,再使我国稻谷单产提高了10%-15%。新世纪席卷中国南方稻区的高产优质品种,如黄华占、美香占2号、粤禾丝苗、粵晶丝苗、天优998、五优308、泰丰优208等,可以说是纷纷归于矮秆革命的继续和升华。

长久以来,水稻矮化育种推动品种由高秆变成矮秆,由系统选育变成杂交育种,抗倒性、耐密性、耐肥性、产量大大提高,对保障国家粮食安全方面发挥了重要作用。

 

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