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早稻“当家花旦”中嘉早17育种记

来源:农民日报     时间:2022-04-26 18:18:37

胡培松在田间在观察水稻生长情况。 资料图

在湖南长沙市望城区创联农机专业合作社联合社的智能育秧工厂,一个个育秧盘里装满了营养丰富的有机质土,颗粒饱满的稻种被包裹其中即将破土而出。创联联合社理事长谭新龙说,目前育苗选用的都是品质优良,最受农民欢迎的水稻品种,其中中嘉早17号抗倒伏性更强,能增产,是我们育秧量最大的品种之一。

从2009年中嘉早17一举刷新浙江省早稻百亩方示范纪录,2010年被原农业部认定为超级稻,2013年成为籼稻区年推广面积最大品种,……中嘉早17高产、抗逆性好和适应性强的优点越来越明显,不断成长为既适合食用又是加工优质米粉的最佳品种。2021年由中国水稻研究所胡培松研究员主持完成的“超高产专用早籼稻品种中嘉早17等的选育与应用”获得国家科技进步二等奖。日前,记者深入采访,探寻中嘉早17如何不断探索、不断完善,成为南方籼稻区早稻品种的“当家花旦”。

寻求突破 创制优良新种质

早稻约占我国水稻总产的16至18%,是我国重要的战略储备粮源,对保障我国粮食安全意义重大。长江中下游早稻约占全国早稻产量的70%,但该区域早稻生产存在苗期低温冷害烂秧、生长期短难创高产、高温逼熟品质差等三大突出技术难题,导致该区域早稻生产效益低、波动大、农民种粮积极性不高。

参与“中嘉早17”培育的嘉兴市农科院杨尧城研究员,之前主持育成的高产早稻品种嘉育293,曾是浙江省早稻一代当家品种,但在大面积推广多年后,因为种性退化,产量、抗性等诸多重要性状不断下降,迫切需要选育超高产多抗品种来替代。继嘉育293、浙733等这些高产品种推广应用后,长江中下游地区的早稻单产在相当长的一段时期内进入了瓶颈期,难以再上新台阶,想要有所突破,就急需新的高产基因型进行遗传补充。

一方面,随着人民生活水平的提高,老百姓直接食用早稻的比例越来越小,早稻的生存空间也越来越窄。另一方面,米粉作为我国南方传统美食,深受消费者喜爱,并远销欧美及东南亚各国,但长期以来,市场上缺乏优质的专用米粉稻品种。

为此,胡培松研究员提出,早稻的根本出路在于品种专用化和用途多样化发展。针对上述存在的技术难题和品种专用化、用途多样化的消费需求,胡培松研究员带领团队历经多年坚持不懈地开展科研攻关。

优质米粉加工专用稻需要兼顾高直链淀粉含量和长胶稠度,但直链淀粉含量和胶稠度存在遗传连锁,高直链淀粉含量且长胶稠度兼顾的种质材料在当时十分稀缺,进行遗传改良的物质基础薄弱、技术难度大。

针对早稻生产现状和技术难题,胡培松团队提出芽期、苗期多重低温耐冷筛选策略,开展“耐淹与耐低温发芽+芽期耐低温+苗期耐低温+早生快长”协同筛选鉴定,并运用生态、地理远缘杂交,与嘉兴农业科学研究院合作,将华南超高产品种特青2号的高产基因导入到嘉兴市农业科学院育成的早稻材料Z94-207中,构建大分离群体,分离世代以特青2号的株叶形态为“模板”,开展强化选择,后代进行苗期耐低温、早发性和产量等多重筛选鉴定,结合米粉专用稻品质指标的筛选鉴定,最终创制出高产基因型、高直链淀粉且长胶稠度兼顾的米粉专用育种种质嘉育253,成为长江中下游双季早稻改良骨干亲本。

创建平台 提升早稻育种效率

优良新种质并不等于优良新品种。从创制优良新种质到培育优良新品种,中间的道路仍然漫长而曲折。如何提升育种效率培育出专用早稻新品种呢?

稻米品质指标的准确快速评价,能更好地助推水稻品种选育。但稻米品质评价指标众多,传统分析方法程序繁琐,费时费力。

工欲善其事,必先利其器。2005年,胡培松团队联合国际水稻研究所(IRRI)成立中国-IRRI稻米品质营养联合研究中心,购置稻米品质分析先进仪器设备,引导团队成员,从攻克选择效率低、费时费力的评价体系入手,系统创建了稻米直链淀粉含量(AC)、糊化温度(GT)、胶稠度(GC)等关键指标的快速评价方法,稻米品质高效评价技术平台被国内外同行广泛利用。

长期以来,米粉专用稻选育一直无明确的具体指标,将直链淀粉含量作为主要参考指标,忽视胶稠度、糊化温度以及淀粉精细结构等对米粉品质的影响的问题。胡培松研究员带领团队利用快速粘度分析仪(RVA),研究了近300份水稻材料的米粉品质、理化品质与RVA特征值的关系,确立了粘滞性谱中的回生值和崩解值是米粉稻选择的关键参数,首次将RVA用于糊化温度和直链淀粉含量的定量协同测定,独创的RVA筛选米粉稻技术体系,使得选择效率提高约20倍。

利用凝胶渗透色谱仪、毛细管电泳仪、差热仪等研创出绝对直链淀粉含量、糊化参数、支链淀粉链长分布等米粉特性紧密相关的综合评判指标,实现了米粉专用稻品质指标的精准鉴定,获发明专利6项,显著提高了米粉专用早稻育种效率。

不懈坚守 “当家花旦”终育成

育种,是热情、毅力、耐力和体力的持续考验。一个品种的培育,至少要经过8轮培育;一个好的水稻品种稳定下来,起码需要6年。早稻选种季节,正值七月高温天气,胡培松研究员一般早上5点起床去地里,干二三个小时的活,已经全身湿透,衣服能拧出不少水来。上来吃个早饭,换身干衣服再下田,等他再上来的时候,刚才的湿衣服已经变成干衣服了,又可以重新穿上……,胡培松研究员一天下来要换上三四套衣服。寒暑交替,正是这样每年从杭州到海南,“候鸟”一样的往返、坚守,才终于有了回报。

利用创制的高产基因型米粉专用早稻育种种质嘉育253,与苗期耐寒性好、结实率高的中选181杂交,结合米粉专用早稻筛选评价技术,一代代种植、选择,最终育成适应性、产量、抗性、加工专用品质等综合性状优良的中嘉早17。

胡培松介绍说,传统水稻中,胶稠度和直链淀粉是一对紧密连锁性状,胶稠度长让米粉Q弹可口,而直链淀粉高则让米粉不易糊。但同时拥有胶稠度长和直链淀粉含量高两种特征的水稻,在自然界中几乎不存在的。“中嘉早17”打破了这一瓶颈。

中嘉早17在历次区试和生产试验中均表现为增产幅度大、高产、稳产、抗病。中嘉早17整精米率高、胶稠度长、直链淀粉含量高,加工出来的米粉弹性好、不断条、不糊汤,而且也不会因为汤汁浸泡而涨糊,具有极优的米粉加工特性。中嘉早17凭着“好加工”,尤其是米粉加工方面的特性优势,迅速风靡南方稻区。

湖南省常德市种粮大户程兆军,今年种了2000多亩早稻,他早早就准备了种子,其中包括6000多斤中嘉早17种子。他对这个品种赞不绝口:“产量高、成熟早,抗倒伏、抗病强,优点多”。”近年来,湖南、江西等地出现加价收购中嘉早17的现象,用于米粉生产,提高了农民种粮积极性。中嘉早17在长江中下游65个县市机插、抛秧、直播、移栽等多种栽培模式均表现高产稳产,2010年被原农业部认定为超级稻品种,2010年至2016年连续七年被原农业部推荐为主导品种,2013年起连续5年是全国推广面积最大的籼稻品种,2015年其应用1023万亩,是1991年来唯一单年应用超千万亩的早稻品种,约占长江中下游早稻面积20%,成为南方籼稻区名副其实的“当家花旦”。至2019年底,中嘉早17全国已累计推广6532万亩,增产稻谷21.3亿公斤,农民增收55.26亿元。中嘉早17和嘉育253作为亲本材料被广泛利用,不完全统计,已有30个衍生早稻品种通过审定,衍生品种推广3573万亩,社会经济效益显著。

“水稻育种研究是一项需要持之以恒的工作。”胡培松研究员表示,在未来的研究中,他的团队将研究重心继续放在“吃得好”“吃得安全”上,选育个性化、功能性、绿色优质好品种,把科研成果写到祖国大地上,为口粮绝对安全保驾护航,让国人把饭碗牢牢端在自己手里。

标签: 淀粉含量 长江中下游 直链淀粉

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