超级杂交水稻(单子叶植物纲禾本目植物)

2023-11-10 28阅读

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超级杂交水稻

单子叶植物纲禾本目植物

超级稻从广义来说,是在各个主要性状方面如产量、米质、抗性等均显着超过现有品种(组合)的水平;从狭义来说,是指在抗性和米质与对照品种(组合)相仿的基础上,产量有大幅度提高的新品种(组合)。

2011年9月19日下午,杂交水稻之父袁隆平院士指导的超级稻第三期目标亩产900公斤高产攻关获得成功,其隆回县百亩试验田亩产达到926.6公斤。2014年10月10日,农业部通报,由袁隆平院士领衔的第四期超级稻百亩方亩产超过1000公斤,创造了1026.7公斤的新纪录。

中文名 超级杂交水稻
植物界
被子植物门(Angiospermae)
单子叶植物纲(Monocotyledoneae)
禾本目(Poales)
禾本科(Poaceae;Gramineae)
亚科 禾亚科(Agrostidoideae)
稻属
分布区域 中国
实现时间 2012年9月24日
育种方法 三系法

研究历程

水稻超高产育种,是近20多年来不少国家和研究单位的重点项目。日本率先于1981年开展了水稻超高产育种,计划在15年内把水稻的产量提高50%。国际水稻研究所1989年启动了“超级稻”育种计划,要求2000年育成产量比当时最高品种高20%-25%的超级稻。但他们的计划至今未实现。

1960年袁隆平从一些学报上获悉杂交高粱、杂交玉米、无籽西瓜等,都已广泛应用于国内外生产中。这使袁隆平认识到:遗传学家孟德尔、摩尔根及其追随者们提出的基因分离、自由组合和连锁互换等规律对作物育种有着非常重要的意义。于是,袁隆平跳出了无性杂交学说圈,开始进行水稻的有性杂交试验。

1960年7月,他在早稻常规品种试验田里,发现了一株与众不同的水稻植株。

从1964年发现“天然雄性不育株”算起,袁隆平和助手们整整花了6年时间,先后用1000多个品种,做了3000多个杂交组合,仍然没有培育出不育株率和不育度都达到100%的不育系来。袁隆平总结了6年来的经验教训,并根据自己观察到的不育现象,认识到必须跳出栽培稻的小圈子,重新选用亲本材料,提出利用“远缘的野生稻与栽培稻杂交”的新设想。

在这一思想指导下,袁隆平带领助手李必湖于1970年11月23日在海南岛的普通野生稻群落中,发现一株雄花败育株,并用广场矮、京引66等品种测交,发现其对野败不育株有保持能力,这就为培育水稻不育系和随后的“三系”配套打开了突破口,给杂交稻研究带来了新的转机。

是将“野败”这一珍贵材料封闭起来,自己关起门来研究,还是发动更多的科技人员协作攻关呢?在这个重大的原则问题上,袁隆平毫不含糊、毫无保留地及时向全国育种专家和技术人员通报了他们的最新发现,并慷慨地把历尽艰辛才发现的“野败”奉献出来,分送给有关单位进行研究,协作攻克“三系”配套关。

1972年,农业部把杂交稻列为全国重点科研项目,组成了全国范围的攻关协作网。1973年,广大科技人员在突破“不育系”和“保持系”的基础上,选用1000多个品种进行测交筛选,找到了1000多个具有恢复能力的品种。张先程、袁隆平等率先找到了一批以IR24为代表的优势强、花粉量大、恢复度在90%以上的“恢复系”。

1973年10月,袁隆平发表了题为《利用野败选育三系的进展》的论文,正式宣告我国籼型杂交水稻“三系”配套成功。这是我国水稻育种的一个重大突破。紧接着,他和同事们又相继攻克了杂种“优势关”和“制种关”,为水稻杂种优势利用铺平了道路。其实,袁隆平早有此虑。

早在1986年,就在其论文《杂交水稻的育种战略》中提出将杂交稻的育种从选育方法上分为三系法、两系法和一系法三个发展阶段,即育种程序朝着由繁至简且效率越来越高的方向发展;从杂种优势水平的利用上分为品种间、亚种间和远缘杂种优势的利用三个发展阶段,即优势利用朝着越来越强的方向发展。根据这一设想,杂交水稻每进入一个新阶段都是一次新突破,都将把水稻产量推向一个更高的水平。

1995年8月,袁隆平郑重宣布:我国历经9年的两系法杂交水稻研究已取得突破性进展,可以在生产上大面积推广。正如袁隆平在育种战略上所设想的,两系法杂交水稻确实表现出更好的增产效果,普遍比同期的三系杂交稻每公顷增产750-1500公斤,且米质有了较大的提高。

至今,在生产示范中,全国已累计种植两系杂交水稻1800余万亩。目前,国家“863”计划已将培矮系列组合作为两系法杂交水稻先锋组合,加大力度在全国推广。

1996年,农业部立项中国超级稻育种计划,其中一季杂交稻的产量指标为,第一期(1996-2000年)亩产700公斤,第二期(2001-2005年)亩产800公斤。

1998年8月,袁隆平又向新的制高点发起冲击。他向朱总理提出选育超级杂交水稻的研究课题。朱总理闻讯后非常高兴,当即划拨1000万元予以支持。袁隆平为此深受鼓舞。在海南三亚农场基地,袁隆平率领着一支由全国十多个省、区成员单位参加的协作攻关大军,日夜奋战,攻克了两系法杂交水稻难关。

经过近一年的艰苦努力,超级杂交稻在小面积试种获得成功,亩产达到800公斤,并在西南农业大学等地引种成功。目前,超级杂交稻正走向大面积试种推广中。

特征

超级稻品种都具有分蘖适中、剑叶挺直、植株矮中求高、茎秆坚韧抗倒、穗大粒多的形态特征。同时,具有光合效率高、根系活力强、源库流协调的生理机能,具有高产、优质、抗逆、抗病性状聚合的遗传基础。

但超级稻不等同一般杂交稻。杂交稻是指选两个遗传基因有一定差异,同时它们的优良性状又能互补的水稻品种进行杂交,生长具有明显优势的第一代水稻。

优势

品种优势

品种组合Y2优8188属两系广适型优质超高产新组合,系国家杂交水稻工程技术研究中心和湖南奥谱隆种业科技有限公司联合攻关,采取两用光温敏核不育系Y58S为母本,与含籼粳交和籼爪交复合血缘的重穗密粒型强优势恢复系奥R8188配育成,品种具“中大穗、粒多、粒重”三重优势。

技术优势

超级杂交水稻通过形态改良和利用亚种间杂种优势相结合的技术路线来提高产量,稻不会改变水稻的原有结构;不会引起水稻的病变。在1997年袁隆平提出杂种优势利用与形态改良相结合的培育超级杂交稻技术路线:"所谓形态改良,就是要一个像一个人一样好的体型;所谓杂种优势,就是不能虚胖,要体力充沛。

培育方法

育种方法是利用杂种优势,选择优良亲本,用三系法(不育系,自交系,恢复系)或者后来衍生出的两系法和一系法得到杂种一代,由于杂种优势,这一代可能比上代的产量,品质都更好。当然,此培育过程,要对亲本以及后代都要经过严格的筛选。

争议事件

2013年,中国实际水稻平均亩产量仅为447.8公斤,与1000公斤的试验水平相去甚远。在安徽,隆平高科的超级稻出现大面积绝收。

超级稻“Y两优900”经专家组验收,平均亩产1026.7公斤,创造了最新的水稻亩产世界纪录。这天是2014年10月10日。当时84岁的袁隆平站在湖南省红星村超级稻基地的稻田里宣布:“这标志着我国杂交水稻技术研究遥遥领先世界。”

安徽省种子管理总站的调查结果显示,2014年10月,安徽蚌埠、安庆、合肥、滁州、马鞍山、淮南等六市种植的“两优0293”发生大面积减产、绝收,受灾面积超过万亩。

受灾农民质疑种子生产企业袁隆平农业高科技股份有限公司(以下简称隆平高科)涉嫌虚假宣传、隐瞒品种缺陷。此后半年内,安徽省农业委员会下属的种子管理总站多次向国家农业部上书,要求重新审定超级稻“两优0293”的种植区域,希望“不再包含我省”。

农业部表示引发社会关注的稻种“两优0293”没有参加过农业部组织的超级稻品种认定,不是超级稻品种。

2015年4月10日,袁隆平在接受湖南日报采访时表示:不能以个别品种出了点问题,就全盘否定超级稻。超级稻是有标准的,国家对产量、米质和抗性都有规定。超级稻对国家粮食安全作出了重大贡献。

湖南杂交水稻研究中心研究员、曾参与袁隆平超级稻百亩片目标攻关团队的核心专家邓启云在接受科技日报记者采访时表示,安徽万亩超级稻减产绝收的主角“两优0293”,并不属于广适型超级稻,而是耐肥型超级稻。

技术要点

除草

袁隆平在给水稻施肥掌握杂草发生规律,及时加以防除冬干田按其杂草性质分成3种类型田,可采用不同的技术方式除草。

第一是以看麦娘、雀舌草等冬季性杂草为主夹杂有少量恶性杂草的田块,于抛秧前7~10天喷施一次灭生性除草剂,如克无踪、农达等。

第二是恶性杂草发生量大(占杂草量的20%以上)的田块,不宜作免耕田,应加以翻耕,并人工清除恶性杂草。

第三是纯冬季性杂草发生的田块,不必喷施除草剂,人工压草后直接抛栽水稻。

施肥

保证泡田时间冬干田在施用有机肥作基肥时,增施少量(每亩35公斤)过磷酸钙有利于加速田泥软化,同时保水4~5厘米深,浸泡10~15天才能抛栽水稻。

选种

选用优良品种,合理选择抛栽密度。

施药

抓住施药适期施药大田期病虫防治应抓住超级稻分蘖末期、破口前3~7天和始穗期3个适期喷施农药,其它时期视病虫发生实况确定是否增施1~2次对口农药。

选用新农药品种,辅以常规农药选用30%爱苗乳油(防治稻曲病、纹枯病等)、25%阿克泰水分散粒剂(防治稻飞虱、稻蓟马)、5%锐劲特悬浮剂(防治螟虫等)等农药,辅以40%乙酰甲胺磷乳油(防治稻纵卷叶螟等)、80%敌敌畏乳油(防治稻飞虱等)等常规农药。

选购优良喷药器具,喷施对口农药针对田间病虫发生种类,采用迷雾式喷雾器,并选用其中几种对口农药混合喷施或单个药剂喷施。施药时田间应保持浅水层。

重要地位

超级稻在2000年就选育成功,这一具有自主知识产权的世界领先技术却推广迟缓,历时5年种植面积仅占全国水稻总面积的1/10。

2004年,黄培劲和袁隆平院士联合给时任中国国务院总理朱镕基写了一封信,得到批复后,2005年国家建立超级稻推广项目被纳入中央1号文件。并把培育和推广超级杂交水稻写进“十一五”规划。

中国水稻种植面积为4.5亿亩,其中59%是杂交稻,有2.6亿亩,全国水稻亩产是420公斤,可杂交稻亩产达470公斤,比日本的440公斤还高。中国的更高目标是超级杂交稻。

农业部2006年3月7日宣布,从2006年起正式启动超级稻发展的“6236”工程。力争到2010年底,用6年的时间,培育并形成20个超级稻主导品种,推广面积占全国水稻总面积的30%(约1.2亿亩),每亩平均增产60公斤,全面带动我国水稻的生产水平。袁隆平立下军令状,在2010年每亩达到900公斤。

“6236”工程,具有深远战略意义。尽管我国粮食综合生产能力已经达到5亿吨,但是粮食生产依然是弱势产业,面对着自然和市场双重风险。要解决粮食安全问题,唯一的途径就是依靠创新和科技进步。大幅度提高单产,最终寄望于超级杂交稻的创新突破。

超级稻育种,中国比日本和国际水稻研究所起步晚,但却后来居上。这源于育种家不仅在实验室试验,更注重到试验田里进行研究,从而确立了我国稻谷育种技术领先地位。

主要贡献

新一代超级稻像枚农业种子革命的深水炸弹,不但改变了“二十有十三”的水稻份额,同时也是中国农业由大向强迈进的关键一步,对国家安全战略有着积极意义。

超级稻是比杂交水稻更具潜力,米质更优,形态更优美的新一代水稻。从全球来看,农业的生产过剩不再令人恐惧。粮食的短缺变得令人焦虑不安,只有工业社会的管理和生产技术可以解决这个问题。

2005年国家设立超级稻推广项目,提出到2010年培育并形成20个超级稻主导品种,每亩增产60公斤。中国有4.4亿亩稻田,超级稻的增产潜力不可低估。

当国内的雪灾、震灾、洪灾恰巧遭遇上国际粮价的疯涨,问题也变得复杂起来。全世界一半以上人口以稻米为主食,2011年每公顷生产的稻米可养活27人,到2050年,每公顷必须养活43人。中国杂交水稻在世界许多国家都适合种植,如果世界上杂交稻种植面积增加7500万公顷,每公顷按增产2吨计算,可增产粮食1.5亿吨,能多养活四五亿人口,有效保障世界粮食安全,帮助人类告别饥荒。

亩产新突破

2012年02月28日报道,中国宁波水稻专家选育的籼粳杂交晚稻甬优12号经受住了各种气候条件的考验,连续四年摘取浙江省晚稻单产桂冠,2011年取得了亩产943.1公斤的佳绩。

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2014年9月24日,在由中国科学院谢华安院士担任组长的专家组专家组现场监督下,农民在攻关试验田里进行人工收割。

由湖南杂交水稻研究中心牵头的国家十二五863计划课题“超高产水稻分子育种与品种创制”最近取得重大突破:袁隆平团队与创世纪种业有限公司合作研究的最新成果“Y两优900”湖南隆回百亩高产示范片,经以中科院院士谢华安为组长的专家组现场测产,按算术平均计算方法,平均亩产达1006.1公斤,首次实现了超级稻百亩片过千公斤的目标。

参考资料

1.水稻之父袁隆平的故事·瑞文网

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