加强水稻品种选育,助推种业创新发展——广东省农业科学院水稻研究所科企合作探索与实践

作为省内唯一一家专门从事水稻研究的省级科研机构,广东省农业科学院水稻研究所在水稻矮化育种、优质常规稻育种、杂交稻育种和超级稻育种等水稻育种研究方面取得巨大成就,育成一大批水稻品种通过各级品种审定,培育一批重要亲本材料被种业同行广泛应用,一批优秀品种在我国南方籼稻区大面积推广应用,为南方稻区乃至全国水稻种业发展和国家粮食安全做出重大贡献,奠定了“中国籼稻,广东种芯”的地位。2011年以来,随着《国务院关于加快推进现代农作物种业发展的意见》(国发〔2011〕8号)等文件的相继实施,科研院所和高等院校在杂交稻品种区试指标等商业化育种方面逐步受到限制。为适应新的形势,广东水稻所通过品种转让、委托育种和技术服务等形式加强科企合作,寻求与紧贴市场、推广能力强的种子企业合作,发挥各自优势共同开展品种转化和推广,并取得较好成效。培育壮大了一批种子企业,促进一批品种在生产上大规模应用,推动了水稻科技创新和种业发展。并就未来水稻育种和科企合作主攻方向进行了分析展望。

加强科技成果转移转化助推水稻产业转型升级--广东省农业科学院水稻研究所成果转移转化工作探索与实践

促进科技成果转移转化是实施创新驱动发展战略的重要任务,对于推进产业结构调整具有重要意义。水稻科技成果与其他农业成果一样,有别于定型的工业产品,成果转移转化有其自身的特殊性和规律性。以广东省农业科学院水稻研究所成果转移转化工作为例,系统总结了加强科技成果转移转化的做法和取得的成效。“十三五”期间,通过完善成果转化分配办法,加强知识产权保护和成果宣传,构建、完善成果转移转化网,创新成果转移转化模式等措施,显著提高了成果转移转化能力。成功转移美香占2号、粤禾丝苗和19香等优质水稻品种73个,较“十二五”期间增加了160.7%;支撑了相关种子公司的发展,提升种子公司的竞争力和经营业绩;推动一大批优质水稻品种在生产上大面积应用,部分水稻品种成为行业标杆;带动了我国南方优质稻产业高速发展,助推水稻产业的转型升级,取得巨大的社会经济效益。文章对成果转移转化存在问题与不足进行分析,并根据作物生长“源库流”的理论,提出了进一步推进成果转移转化的对策建议。

杂交水稻育种成就与展望——广东省农业科学院杂交水稻研究50年回顾

回顾了50年来广东省农业科学院水稻研究所杂交水稻研发历程。经过长期实践探索,广东省农业科学院水稻研究所在弱感光型迟熟三系杂交稻、早中熟三系杂交稻、红莲型杂交稻、两系法杂交稻、杂交稻的高产与超高产育种、优质化育种稻、分子标记辅助育种和杂交稻重要遗传基础研究等方面均取得了重大突破。定向创制出天丰A、五丰A、荣丰A、泰丰A、广8A、GD-1S、RGD-7S等一大批高配合力、高异交率或品质优良的两系和三系不育系,以及广恢3550、广恢122、广恢998、广恢308等一批具有理想动态株型的优良、抗病恢复系,并广泛应用于测交组配,育成一大批类型丰富,早、中、迟熟配套的杂交稻通过省级以上品种审定。其中,天优998、天优122、五优308、淦鑫203、五丰优615、吉优615、吉丰优1002和天优3618等17个组合被认定为超级稻,泰优390、泰优398、泰丰优208、泰优1002获得省级或国家优质稻金奖品种。育成的系列杂交稻在生产上大面积累计推广应用超过4133万hm^2,产生了巨大的社会经济和生态效益,为我国粮食安全和杂交稻种业产业发展作出重要贡献。并就杂交稻未来育种发展方向进行分析展望。

广东省农业科学院水稻研究所水稻品种播种面积的变化与启示

新世纪以来,针对新时期水稻发展战略需求,广东省采取多举措有力推动了我国水稻的优质化发展。广东省农业科学院水稻研究所(简称“广东水稻所”)作为广东省水稻产业的主力军,育成了一大批水稻品种和材料,正推动广东乃至全国各地水稻产业的转型升级,实现我国水稻生产提质增效。以2003—2020年广东省水稻播种面积数据为基础,通过结合广东水稻所在此时间阶段的品种推广情况,分析研究广东省水稻播种面积和广东水稻所培育的水稻品种在省内播种面积的变化情况以及两者之间的联系,研究结果为客观认识广东省水稻种植结构变化趋势和水稻产业健康发展提供参考。结果表明,优质高产的水稻品种保证了广东省水稻总产量的稳定,其中广东水稻所选育的高产、优质、多抗、广适的水稻新品种不断涌现,且品种播种面积每年占全省水稻播种面积的50%左右,如吉丰优1002、广8优金占、广8优165、美香占2号、粤禾丝苗和五山丝苗等拥有较大的播种面积。广东在众多优质稻品种的带动下提高了全省的稻米优质率。水稻育种的创新发展能推动广东乃至全国各地水稻产业的转型升级,确保了我国的口粮安全。在今后育种目标上,围绕保障国家粮食安全和促进农业高质量发展的战略需求,要进一步提升以市场为导向,并利用具有前瞻性的种业科技自主创新和水稻生产能力,推动我国水稻生产的进一步提质增效。

广东省农业科学院常规水稻育种60年:成就与展望

常规水稻是广东省水稻的优势和特色,有着辉煌的发展历史,1959年矮化育种的成功引领了农业发展史上的第一次绿色革命。广东省农业科学院率先在全国开展优质稻、超级稻育种,常规水稻育种技术水平在全国处于领先地位,先后育成了广场矮、珍珠矮、广陆矮4号、广解9号、双竹占、青二矮、窄叶青8号、桂朝2号、双桂1号、双桂36、特青2号、珍桂矮1号、七山占、特三矮2号、粤香占、黄华占等23个种植面积超千万亩的常规水稻品种;建立了水稻生态育种理论科学体系,以株型塑造为核心,提出丛化育种、半矮秆早长超高产育种、组群筛选法等育种技术,并取得了丰硕成果,为广东乃至全国粮食生产作出了突出贡献。未来将开展以保障粮食安全、改良食味品质及以满足多元化消费需求为目标的高产稳产、香型丝苗、功能营养及绿色高效的水稻新品种选育研究,发展现代水稻育种理论,应用新技术提高品种选育效率。广东水稻科研在老一辈科学家创造辉煌历史的基础上,当代水稻科研工作者对常规水稻育种肩负着传承与发展的历史使命。

广东省农业科学院水稻种质资源研究60年:成就与展望

稻种资源是水稻科学研究的重要物质基础。广东省农业科学院建院60年来,持续开展了稻种资源收集、保存、鉴定、创新和利用等工作,取得了可喜的成绩:已收集保存国内外栽培稻资源18800多份、野生稻资源5158份;研究建立了水稻种质中期库和野生稻圃,确保稻种资源长久安全保存和利用;系统开展了稻种资源农艺性状、抗病虫、抗逆性、品质等性状的鉴定评价,以及资源遗传多样性、分类、核心种质构建、基因挖掘等基础研究;开展种质创新和利用研究,育成大批优良品种应用于生产。据不完全统计,新中国成立以来,广东利用优异稻种资源选育水稻优良品种1000个以上,其中由广东省农业科学院水稻研究所育成、推广面积达66.67万hm2以上的品种有31个;“十五”以来向国内高校、科研机构等单位提供栽培稻、野生稻资源累计近6000份次,充分展现了种质资源公益性作用。但在国外资源引进、优异基因挖掘与利用等方面仍显不足。拟以需求和问题为导向,通过多学科、多组学相结合,统筹开展稻种资源各项研究工作,促使资源研究再上新的台阶。

广东省农业科学院水稻耕作栽培研究60年:成就与展望

过去60年广东省农业科学院水稻耕作与栽培研究取得了显著的成就。在理论研究方面,对广东水稻种植区划、水稻分蘖与幼穗发育、光温反应特性、高产栽培叶色变化、光能利用、抗倒伏机理等开展了比较系统的研究,丰富了水稻耕作栽培科学理论。在耕作栽培技术方面,1950—970年代在广泛调研总结群众经验的基础上,形成了全国著名的“潮汕经验”,大幅提升了广东水稻单产,并对我国水稻栽培学科发展产生了深远影响;1980—1990年代先后研发建立了水稻高产稳产栽培技术规程和水稻抛秧及配套技术,实现了水稻栽培技术的规范化;进入21世纪,研发出水稻“三控”施肥技术、超级稻强化栽培技术和多熟高效农作制模式及配套技术,实现了水稻产量和资源利用效率的协同提高。这些研究成果及其大面积应用,为广东水稻产业发展、保障粮食安全、增加农民收入做出了重大贡献,对今后工作具有重要的启示和指导作用。近年来,广东省农业科学院水稻耕作栽培研究朝着资源节约型、环境友好型、机械化、轻简化、标准化和高效化(即“两型四化”)方向发展,在机械化育插秧、直播稻、再生稻栽培等方面取得了显著进展。今后广东水稻耕作栽培研究要继续围绕产业科技问题,加强理论创新和关键技术攻关,促进水稻产业转型升级,服务乡村振兴。

紧跟世界科技发展前沿,水稻分子育种初见成效——广东省农业科学院水稻分子育种进展

水稻是我国超过60%人口的主粮,对我国粮食安全具有举足轻重的作用。随着人口的不断增加,可耕地面积的逐渐减少,加上全球气候变化的影响,以表型鉴定和选择为基础的水稻常规育种已无法满足人们对水稻日益增长的需求。在广泛的稻种资源中挖掘特异优良基因,开展高效准确的分子育种被认为是实现水稻育种第三次突破和确保我国粮食安全的根本途径。为了进一步提升广东省水稻育种的能力和技术水平,在各级政府的大力支持下,广东省农业科学院水稻研究所建立了"广东水稻育种新技术重点实验室"和"国家水稻改良中心广州分中心",以此为依托平台,充分利用水稻所丰富的水稻种质资源和水稻常规育种的优势,开展了大规模的水稻重要性状基因的鉴定和分子育种,已取得显著成绩。对1992年以来水稻研究所水稻分子育种技术平台的构建、水稻重要性状基因鉴定,特别是对水稻稻瘟病抗性、耐冷性和收获指数的分子遗传研究、以及以分子标记辅助选择为基础的水稻分子育种的主要进展进行综述,并对下一步水稻分子育种工作进行展望。

广东省近40年常规水稻审定品种特性分析

广东省常规水稻育种具有辉煌的历史,近40年(1982—2021年)共通过审定359个常规稻品种。本研究将这40年分为8个时期,对各时期审定品种的特性进行统计分析。结果表明,平均单产由5313.0 kg/hm^(2)稳步提升至6882.2 kg/hm^(2);平均株高逐渐增加,有效穗数明显下降,穗长和穗粒数明显提高,结实率和千粒重未明显改变;直链淀粉含量由26.1%下降至16.5%;审定品种总体优质率75.2%,近3年(2019—2021年)审定品种的优质率达85.2%,其中国标1级优质稻占比达39.5%;稻瘟病中抗及以上品种占比85.8%,白叶枯中抗及以上品种占比44.0%;通过审定的359个品种来源于406个亲本,其中有8个亲本直接衍生10个以上品种,黄广油占和五山丝苗分别衍生25个和21个品种,而这8个亲本均衍生自当前我国籼稻育种中重要骨干亲本丰八占;推广面积超过6.67万hm^(2)的品种共55个,其中12个品种超过66.67万hm^(2),黄华占和双桂1号推广面积均在333.33万hm^(2)以上。

广东省适宜机插水稻品种筛选与评价体系研究

【目的】探讨不同品种水稻机插模式下的丰产性和稻米品质,筛选适宜广东种植的机插水稻品种并构建适宜机插水稻品种选育评价体系。【方法】选择广东主栽的14个水稻品种,以手插为对照,进行两年三季机插水稻试验,以产量和品质为一级指标,糙米率、精米率、整精米率、透明度、垩白粒率、垩白度为二级指标,开展量化评价研究。【结果】与手插相比,机插水稻的产量降低16.3%,糙米率、精米率、垩白粒率、垩白度则分别提高1.3、1.4、3.47、0.89个百分点,透明度也提高0.1;机插的产量和稻米品质下降或增加幅度存在季节差异,其中两年三季14个品种机插的产量较手插平均分别低11.1%、18.8%和17.3%;产量和稻米品质机插适宜性评分显示,14个品种中粤禾丝苗、粤银软占、合丰丝苗和黄华占等4个品种评分最高;产量构成因子与评价指标相关性分析表明,机插适宜性与干物质积累、有效穗数和结实率显著相关,且与干物质积累和结实率的相关性达极显著水平。【结论】与手插相比,机插处理合丰丝苗、粤禾丝苗、粤银软占、黄华占减产幅度较小,广8优金占、粤禾丝苗、粤银软占、南晶香占加工外观品质较优;显示粤禾丝苗、粤银软占、合丰丝苗和黄华占机插适宜性评分最高,适合在广东推广应用。研究建立的评价指标体系可供适宜机插水稻品种选育参考。

广东省水稻生产的现状及对策

广东地处亚热带,气温高、日照长,具备水稻优质高产的天然气候条件,有着悠久的水稻种植历史,是中国13大粮食主产区,自矮化育种以来创造了"粤稻现象"的辉煌成绩。然而,多年来,广东大米自给率仅为30%左右,对其他地区大米的依赖程度相对较高。随着新冠肺炎疫情的爆发和蔓延,广东的大米安全受到一定程度的影响。在这种新形势下,本研究通过查阅《中国农业统计年鉴》《广东统计年鉴》《广东农村统计年鉴》等相关资料,调研了广东水稻生产的现状并分析其存在的问题,针对问题提出要通过政策引导、加强突破性品种培育、构建完善的推广示范体系、数字化销售渠道及延伸水稻价值链,推动产业的发展。

水稻淹水萌发对低氧胁迫的适应及其机制研究进展

水稻是我国最重要的粮食作物之一,水稻生产是国家粮食安全的重要保障。传统移栽种植模式对我国的水稻增产、农民增收、农业发展起到了重要作用。但随着社会经济发展和产业要素变革,农村劳动力大幅减少,迫切需求轻简化的生产方式。水稻淹水直播能节省劳力、节约资源、有效降低杂草危害,是一种高效、经济和节约型的轻简栽培模式,在当前有较高的推广价值。淹水萌发时低氧胁迫造成的出苗率低是阻碍水稻淹水直播的首要因素,丰富的水稻种质资源中存在耐淹水萌发优异资源和基因,挖掘和利用这些优异资源和基因并培育适宜淹水直播的水稻新品种,是突破目前直播稻推广和应用瓶颈的关键。本文围绕水稻淹水萌发的生理特点、鉴定评价方法、优异种质鉴定、遗传规律、响应机制研究以及功能基因的育种应用等方面的研究进展进行综述,以期为水稻耐淹水萌发的机制研究和萌发耐淹品种的选育提供参考。

广东省水稻种质资源系统收集与鉴定评价

2016-2018年“第三次全国农作物种质资源普查与收集行动”广东省项目组对省内59个县(市、区)的水稻地方品种资源进行了系统调查与收集,共收集到水稻资源269份,并对其中的261份进行了鉴定评价。调查发现,收集到的水稻地方品种资源基本遍布整个广东地区,在珠三角周边的深圳市、东莞市、中山市和珠海市等4个地级市未收集到水稻地方品种资源。对收集的水稻资源进行农艺性状鉴定,结果表明:收集到的水稻地方品种主要以籼稻为主,鉴定评价获得抗水稻白叶枯病与稻瘟病资源23份(中山12、包选2、银湖香占等)。综合表型性状筛选出海稻86、地禾粘、兰溪选、三饶香米等4份分别具有耐盐、耐旱、高直链淀粉与香味等特性的水稻地方品种资源,对水稻育种种质改良,选育高产、优质、广适的新品种有较高的利用价值。

应用CRISPR/Cas9技术与分子标记辅助选择创制广东丝苗米新种质

【目的】创制优质香型丝苗米水稻新种质,探索水稻育种改良新途径,助力广东丝苗米品牌建设。【方法】以广东省农业主导品种粤农丝苗(YNSM)与优质稻粤王丝苗(YWSM)为材料,利用CRISPR/Cas9基因编辑技术定点编辑上述品种的香味基因Badh2,创制香稻新品系,随后通过分子标记辅助选择(MAS)技术定向导入GW7/GL7位点,系谱选育优质香型丝苗米水稻新种质。【结果】利用CRISPR/Cas9基因编辑技术成功创制两个香稻新品系yn-kobadh2与yw-kobadh2,其2-AP含量均极显著提高,达到239.39~440.79μg/kg,而有效穗数、每穗实粒数、糙米外观品质、千粒重与产量等主要农艺性状均未受到显著影响;MAS技术结合系谱选育的方法成功选育两个丰产性好、籽粒长宽比超过4.3的优质香型丝苗米水稻新品系NWbadh2GW7-1与NWbadh2GW7-2,达到广东丝苗米品种关于香味与外观粒型的认定标准。【结论】利用CRISPR/Cas9基因编辑与分子辅助选择技术相结合可精准、高效地创制新的优异水稻种质,为广东丝苗米品种选育提供重要的种质储备与遗传改良资源。

水稻遗传育种相关生物信息数据库和工具的研究进展

水稻Oryza sativa L.是主要的粮食作物,也是单子叶植物研究的模式植物。面对日益严峻的环境和人口压力,培育高产、优质、环境适性强的水稻品种是解决当前粮食安全问题的有效途径。随着多组学技术的快速发展,积累了海量的水稻遗传育种相关的数据。生物信息数据库和在线分析工具是存储这些数据的载体,用以整合、可视化和共享数据,并为数据的深入挖掘和利用提供工具,从而为育种决策提供数据支撑。本综述系统梳理了近20年来开发的水稻生物信息数据库和在线分析工具,并基于内置数据集和功能对它们进行了分类和总结。最后,讨论了现有的水稻生物信息数据库和在线分析工具的问题与不足,并对它们在大数据和人工智能时代的发展方向进行了展望。

华南地区早晚兼用型水稻产量和氮素吸收在早、晚季的差异特征

为明确华南双季稻区早晚兼用型水稻产量和氮素吸收在早、晚季的差异特征,以6个早晚兼用型水稻品种为试验材料,按当地高产栽培条件在早、晚季种植,测定其产量、产量构成、干物质积累和氮素吸收等。结果表明,早晚兼用型水稻在早、晚季种植时产量分别为6.68~7.91 t/hm^(2)和5.72~6.11 t/hm^(2);早季产量显著高于晚季,平均增幅为1.53 t/hm^(2)。相关分析表明,较高的早季产量与其有效穗数和粒重的提高有关。早、晚季干物质积累量和氮素吸收差异显著;相对于晚季,早季成熟期干物质积累量和氮素吸收平均提高25.0%和29.5%。另外,早、晚季产量与其干物质积累量和氮素吸收显著正相关。早晚兼用型水稻在早季种植时具有较高的产量、物质生产和氮素吸收能力。研究结果可为华南地区早晚兼用型水稻的丰产栽培提供理论依据。

广东省农业科技人才队伍建设问题的思考——以广东省农业科学院为例

农业科技人才队伍建设的状况,不仅关系到农业科技创新水平的提升,保障粮食安全的有效供给,更关系到我国农业科技领域在国际上的竞争力和未来发展潜力。加强农业科技人才队伍建设,是实现我国种业振兴、乡村振兴的人才保障条件。文章以广东省农业科学院为例,全面分析了广东省农业科技人才队伍建设现状,并针对人才队伍建设中存在的问题提出了对策建议,以期为下一步高水平农业人才队伍建设提供参考。

早熟籼型杂交水稻五优3号及栽培制种技术

五优3号是广东省农业科学院水稻研究所和安康市农业科学研究院合作利用不育系五丰A与恢复系广恢3号配组育成的早熟籼型优质杂交水稻新组合,具有综合农艺性状优良、丰产稳产、矮秆抗倒等特性。2020年10月通过陕西省农作物品种审定委员会审定,适宜在陕南海拔60m以下稻区作直播稻品种种植。

水稻耐冷性鉴定研究进展

水稻是世界上最重要的粮食作物之一,低温会影响水稻的生长发育,严重时会导致粮食减产甚至绝收,已经成为水稻产量和品质下降的主要环境胁迫之一。采取农业防御技术来降低冷害不仅费时费力且效果不佳,因此在生产上种植耐冷水稻品种是解决这一问题的主要途径,而耐冷品种的选育依赖于科学、准确的耐冷鉴定评价体系以及重要耐冷基因的挖掘与利用。近年来,通过图位克隆、GWAS以及QTL等方法克隆了多个重要耐冷基因,并对其分子机理进行了解析。本文从水稻耐冷研究的鉴定方法和时期、评价体系、分子研究基础等方面进行了综述,提出在水稻生长的不同时期,应以不同的评价指标对水稻不同生长时期的耐冷性进行评价,同时提出在优异的水稻种质资源中对重要耐冷基因/QTL进行聚合,进一步通过创新利用,为探索水稻耐冷机制以及水稻耐冷新品种的选育提供参考。

利用分子标记辅助选择育种(MAS)技术改良水稻恢复系粤恢826

【目的】改良杂交稻恢复系粤恢826,以提高其稻瘟病和白叶枯病抗性,改良米质,为选育抗病、优质的杂交稻组合提供良好亲本材料。【方法】以含稻瘟病抗性基因Pi1和Pi2、白叶枯病抗病基因Xa23及蜡质基因Wx的中间材料Z1103为供体亲本,杂交水稻强恢复系粤恢826为受体亲本,利用分子标记辅助选择(MAS)技术和系谱选育方法,聚合4个外源基因以改良粤恢826的抗病性和米质,并进行稻瘟病和白叶枯病抗性及米质鉴定。【结果】经SSR分子标记检测、田间抗病性及米质鉴定,获得以粤恢826为遗传背景且含有目标基因的6个改良株系,通过农艺性状筛选与恢复力测试,优选到一个含有Pi1、Xa23和Wx基因的纯合株系,其恢复力好,农艺性状优良,2014年早造定名为粤恢88,其田间鉴定稻瘟病抗性3级,白叶枯病抗性1级,米质为软米。2014年晚造与两系不育系Y58S配制杂交稻组合Y两优88,其在品比试验中产量达6543 kg/ha,比对照深两优58香油占增产4.97%,未达显著水平(P>0.05),且抗稻瘟病,中抗白叶枯病,米质鉴定为国优3级和省优3级。【结论】MAS技术可有效聚合多基因(Pi1、Xa23和Wx基因),使粤恢826的稻瘟病和白叶枯病抗性及米质明显改良,获得抗稻瘟病、高抗白叶枯病、米质为软米的新恢复系粤恢88,为选育抗病优质的杂交稻组合提供良好亲本材料。