張 穩(wěn),彭既明,袁定陽(yáng),劉梓琦,唐自標(biāo),楊 璐,楊 峰,楊遠(yuǎn)柱,羅德強(qiáng),李建武,彭 銳
(1湖南農(nóng)業(yè)大學(xué),長(zhǎng)沙 410125;2湖南雜交水稻研究中心,長(zhǎng)沙 410125;3湖南亞華種業(yè)科學(xué)研究院,長(zhǎng)沙 410125;4貴州省水稻研究所,貴陽(yáng) 550016)
中國(guó)是世界最大的水稻生產(chǎn)國(guó),水稻總產(chǎn)量居世界第一,種植面積僅次于印度。但中國(guó)也是世界上人口最多的國(guó)家,隨著人口的不斷增加,對(duì)于糧食的需求也在逐漸增加,提高水稻產(chǎn)量成為擺在我們面前的重大課題。為滿(mǎn)足中國(guó)巨大的糧食需求,農(nóng)業(yè)部于1996年啟動(dòng)了超級(jí)稻育種計(jì)劃[1]。通過(guò)水稻長(zhǎng)期的育種改良實(shí)踐發(fā)現(xiàn),水稻育種提升產(chǎn)量潛力有兩種途徑,即形態(tài)改良和雜種優(yōu)勢(shì)的利用,其中良好的株型是超高產(chǎn)的基礎(chǔ)[2]。根據(jù)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(kāi)達(dá)[4]提出的適宜長(zhǎng)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(zhǎng)超高產(chǎn)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(hào))[8]、‘Y 兩優(yōu) 2 號(hào)’[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(shù)均超過(guò)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(zhǎng),為達(dá)到高產(chǎn),不得不大量施用氮肥,導(dǎo)致成本增加、經(jīng)濟(jì)效益降低、環(huán)境污染加重等問(wèn)題。因此彭既明于2017提出了“多穗型超級(jí)雜交稻”育種模型。多穗型雜交水稻品種是指主要性狀達(dá)到省級(jí)或者國(guó)家品種審定標(biāo)準(zhǔn),在生育期、產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性以及生產(chǎn)應(yīng)用面積等方面符合農(nóng)業(yè)部“超級(jí)稻品種確認(rèn)辦法”的基礎(chǔ)上,單位面積有效穗數(shù)表現(xiàn)比大面積種植的主推品種或者區(qū)試對(duì)照品種有明顯優(yōu)勢(shì)、每穗總粒數(shù)在150~200粒的中大穗型雜交水稻品種[13]。依照“多穗型超級(jí)雜交稻”育種模型,彭既明等培育出強(qiáng)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(hào)為瓊省稻2015007,‘隆兩優(yōu)0078’審定編號(hào)為國(guó)審稻20210219,植物新品種權(quán)保護(hù)公告號(hào)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(zhǎng)沙用‘華占’作母本、‘P143’作父本配組雜交,通過(guò)南繁北育、加壓選擇,于2014年F6基本穩(wěn)定,其中一個(gè)單株與數(shù)個(gè)兩系不育系所配組合雜種優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)明顯,綜合性狀好,于是當(dāng)選并正式定名為‘10P50’。該父本在湖南長(zhǎng)沙5月中旬播種,播始?xì)v期80~81天左右;株葉形態(tài)好,株高110 cm左右;分蘗力非常強(qiáng),單株分蘗在12個(gè)以上;每穗總粒數(shù)可達(dá)185粒左右,結(jié)實(shí)率保持在91%以上,千粒重為26 g左右;稻穗大、花粉量足、開(kāi)花習(xí)性好;抗稻瘟病、耐低溫能力強(qiáng)。
‘隆科638S’系湖南亞華種業(yè)科學(xué)研究院楊遠(yuǎn)柱等采用‘湘陵628S’作母本同不育系‘C815S’進(jìn)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(jié)實(shí)率高、配合力強(qiáng)、高度抗倒、熟期轉(zhuǎn)色佳的特點(diǎn),不育表現(xiàn)為完全典敗和無(wú)花粉型兩種類(lèi)型,不育期不育株率與不育度均能達(dá)100%,育性轉(zhuǎn)換的臨界溫度要低于23.5℃,不育性穩(wěn)定。2014年8月通過(guò)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(fù)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(zhǎng)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(zhǎng)沙種植1900株F2群體,從中選擇58個(gè)優(yōu)良單株;2013年春季在三亞種植F3的58個(gè)株系,發(fā)現(xiàn)其中13個(gè)株系綜合性狀表現(xiàn)較好,從每個(gè)株系選5個(gè)單株,共計(jì)65個(gè)優(yōu)良單株;2013年夏季在長(zhǎng)沙種植13個(gè)株系(65個(gè)單株),其中4個(gè)株系表現(xiàn)優(yōu)異,每個(gè)株系繼續(xù)選5個(gè)單株加代;2014年春季在三亞種植F5,其中3個(gè)株系表現(xiàn)優(yōu)良,每個(gè)株系選5個(gè)單株與數(shù)個(gè)兩系不育系進(jìn)行測(cè)交,得到共計(jì)45個(gè)測(cè)交組合;2014年夏季在長(zhǎng)沙作一季中稻種植45個(gè)測(cè)交組合,觀察雜種優(yōu)勢(shì),發(fā)現(xiàn)編號(hào)‘10P50’的株系與‘隆科638S’所配組合雜種優(yōu)勢(shì)強(qiáng),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(zhǎng)沙制種。2016年夏季在長(zhǎng)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(yàn)、高產(chǎn)示范。2019年申請(qǐng)植物新品種保護(hù)、DUS測(cè)試,并參加國(guó)家長(zhǎng)江中下游科研單位試驗(yàn)聯(lián)合體的區(qū)試。隆兩優(yōu)0078選育系譜見(jiàn)圖1。
圖1 隆兩優(yōu)0078系譜圖
2019—2020年連續(xù)兩年參加長(zhǎng)江中下游科研單位水稻試驗(yàn)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(xiàn)為133.2天,比對(duì)照品種‘豐兩優(yōu)四號(hào)’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(chǎn)栽培示范,全生育期134天,2021年5—10月在湖南長(zhǎng)沙作一季中稻高產(chǎn)栽培示范,全生育期為138天(表1)。
表1 長(zhǎng)江中下游中秈遲熟組區(qū)域試驗(yàn)產(chǎn)量、生育期及主要農(nóng)藝經(jīng)濟(jì)性狀表現(xiàn)
在2019—2020年長(zhǎng)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(zhǎng)25.3 cm,平均每公頃有效穗數(shù)為247.5萬(wàn)穗,每穗總粒數(shù)193.4粒,結(jié)實(shí)率84.5%,千粒重27.0 g。每公頃有效穗數(shù)相比對(duì)照品種‘豐兩優(yōu)四號(hào)’每公頃214.5萬(wàn)穗,增長(zhǎng)率達(dá)到了15.4%,是一個(gè)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(jìn)行高產(chǎn)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(zhǎng)22.2 cm,平均每公頃有效穗數(shù)達(dá)360.0萬(wàn)穗,每穗總粒數(shù)144.2粒,結(jié)實(shí)率87.2%,千粒重29.3 g(表2)。
2021年在湖南長(zhǎng)沙金鼎山進(jìn)行的高產(chǎn)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(zhǎng)26.8 cm,平均每公頃有效穗數(shù)201.7萬(wàn)穗,每穗總粒數(shù)207.5粒,結(jié)實(shí)率85.7%,千粒重27.2 g。
2021年在貴州興義參與優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)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(shù)285.0萬(wàn)穗,每穗總粒數(shù)144.9粒,結(jié)實(shí)率93.6%,千粒重28.0 g(表2)。
表2 ‘隆兩優(yōu)0078’高產(chǎn)示范產(chǎn)量、生育期及主要農(nóng)藝經(jīng)濟(jì)性狀表現(xiàn)
‘隆兩優(yōu)0078’抗性綜合表現(xiàn)為:稻瘟病綜合指數(shù)在長(zhǎng)江中下游中秈遲熟組區(qū)試中每年度分別為5.1級(jí)、4.1級(jí),穗瘟損失率最高級(jí)7級(jí);白葉枯病最高級(jí)5級(jí);抽穗期耐熱性1級(jí),耐熱性強(qiáng)。
在長(zhǎng)江中下游中秈遲熟組區(qū)試中,經(jīng)農(nóng)業(yè)部食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心(武漢)檢測(cè),‘隆兩優(yōu)0078’米質(zhì)綜合表現(xiàn)為:糙米率79.7%,精米率73.6%,整精米率68.8%,粒長(zhǎng)6.8mm,長(zhǎng)寬比3.2,堊白粒率16.3%,堊白度4.2%,透明度1.3級(jí),堿消值3.4級(jí),膠稠度71.0mm,直鏈淀粉含量14.3%,綜合評(píng)級(jí)為部標(biāo)普通。
2019年長(zhǎng)江中下游中秈遲熟組聯(lián)合體區(qū)域試驗(yàn),平均單產(chǎn)10.47 t/hm2,比‘豐兩優(yōu)四號(hào)’(CK)增產(chǎn)9.04%,增產(chǎn)點(diǎn)比例93.3%;2020年續(xù)試平均單產(chǎn)9.24 t/hm2,比‘豐兩優(yōu)四號(hào)’(CK)增產(chǎn)3.00%,增產(chǎn)點(diǎn)比例為68.8%;兩年區(qū)試平均單產(chǎn)9.86 t/hm2,比‘豐兩優(yōu)四號(hào)’(CK)增產(chǎn)6.02%,增產(chǎn)點(diǎn)比例為81.1%。2020年生產(chǎn)試驗(yàn)平均單產(chǎn)10.01 t/hm2,比‘豐兩優(yōu)四號(hào)’(CK)增產(chǎn)13.38%,達(dá)到了100%的增產(chǎn)點(diǎn)比例。
2020—2021年在三亞高產(chǎn)示范,經(jīng)本單位測(cè)產(chǎn),平均單產(chǎn)10.95 t/hm2。2021年在長(zhǎng)沙金鼎山作高產(chǎn)示范,經(jīng)本單位測(cè)產(chǎn),平均單產(chǎn)11.66 t/hm2。單產(chǎn)居14個(gè)高產(chǎn)示范品種第一位。2021年在貴州興義參與優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)新品種展示,經(jīng)貴州農(nóng)科院水稻研究所測(cè)產(chǎn),平均單產(chǎn)10.75 t/hm2。
‘隆兩優(yōu)0078’適宜在長(zhǎng)江中下游生態(tài)區(qū)作一季中稻種植,可在湖北省與湖南省(除武陵山區(qū))、江西省、安徽省、江蘇省的長(zhǎng)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(zhǎng)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(shí)對(duì)種子進(jìn)行消毒處理,播種時(shí)稀播勻播,每畝秧田施用45%(15-15-15)的復(fù)合肥30 kg作為底肥,以達(dá)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(qiáng),應(yīng)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(wàn)蔸左右,每穴插2粒谷苗,每公頃基本苗數(shù)為112.5萬(wàn)株左右。
‘隆兩優(yōu)0078’在肥料管理上利用品種分蘗能力強(qiáng)特點(diǎn),早追肥、促低位分蘗成穗。肥料運(yùn)籌方式分為基肥、分蘗肥、穗肥,其中基肥每公頃施用復(fù)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(shù)達(dá)225萬(wàn)左右時(shí)曬田;在孕穗期抽穗期保持深水層;齊穗期后灌漿結(jié)實(shí)期只進(jìn)行濕潤(rùn)灌溉,以濕潤(rùn)為主,干干濕濕以壯籽;在收割前及時(shí)斷水,不過(guò)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(hù)苗,后期切忌斷水過(guò)早[17-18]。
為減少大田前期病蟲(chóng)害,秧苗采取帶藥移栽,在秧苗3葉期和移栽前2天兩個(gè)時(shí)間點(diǎn),分別噴施對(duì)口農(nóng)藥防治秧田稻薊馬等。大田每隔3~5天必須進(jìn)行臨田檢查,及時(shí)防治各種病蟲(chóng)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(kāi)花習(xí)性均良好。父本‘10P50’植株高大分蘗能力強(qiáng)、大穗、花粉量足,母本‘隆科638S’植株較矮,易于授粉,異交結(jié)實(shí)率高,配組制種易獲得較高產(chǎn)量。
精確確定播種期,使父母本抽穗揚(yáng)花期相遇。在湖南制種采取一年夏制,長(zhǎng)沙地區(qū)最好將抽穗揚(yáng)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?xì)v期大概81天左右,而母本‘隆科638S’播始?xì)v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(fù)系的播差期“倒掛”,兩者抽穗揚(yáng)花期相遇較為容易,但為安全起見(jiàn)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(qiáng)、植株高大,因此父母本的需肥水平均較高。肥料運(yùn)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(qiáng)、成穗多的特點(diǎn),提供大量花粉,父本孕穗期每公頃施用氯化鉀150 kg,并適當(dāng)混施少量尿素。
母本‘隆科638S’有包頸、裂穎、不育起點(diǎn)溫度低的特點(diǎn),但對(duì)“九二〇”敏感,育種過(guò)程中需適時(shí)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(shí),噴施第一次“九二〇”;抽穗50%~60%時(shí),噴施第二次“九二〇”;抽穗70%~80%時(shí),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(shí)間隔離或者空間隔離的方法??臻g隔離要求父母本在抽穗揚(yáng)花期,制種田500m以?xún)?nèi)無(wú)其他水稻花粉源;時(shí)間隔離要求父母本與其他非制種水稻抽穗揚(yáng)花期相差25天以上。除雜要求在抽穗始期時(shí),除去前作稻株、母本中表現(xiàn)異常的植株,即早穗和散粉的植株;收割時(shí)先收父本,母本需再進(jìn)行一次除雜才能收割。整個(gè)制種過(guò)程要求全程嚴(yán)防機(jī)械混雜[20]。