超級雜交水稻

超級雜交水稻

超級雜交水稻是農業部超級雜交水稻培育計畫的成果,該計畫於1996提出,“雜交水稻之父”袁隆平主持培育計畫。2000年,超級雜交水稻品種達到了第一階段單次水稻產量標準即每公頃產量超過了10.5噸;2004年超級雜交水稻達到第二期產量指標;2012年9月24日,湖南省農業廳組織的專家驗收組宣布超級雜交稻第三期大面積畝產900公斤攻關的圓滿實現。

基本信息

研究歷程

超級稻超級稻種植

水稻超高產育種,是近20多年來不少國家和研究單位的重點項目。日本率先於1981年開展了水稻超高產育種,計畫在15年內把水稻的產量提高50%。國際水稻研究所1989年啟動了“超級稻”育種計畫,要求2000年育成產量比當時最高品種高20%-25%的超級稻。但他們的計畫至今未實現。

袁隆平1971年2月調到湖南省農業科學院專門從事雜交水稻研究工作。為加強和協調雜交水稻的科學研究,1984年6月成立了全國性的雜交水稻專門研究機構--湖南雜交水稻研究中心,後又成立國家雜交水稻工程技術研究中心,均由袁隆平任中心主任至今。1995年他當選為中國工程院院士。 被稱為雜交水稻之父。

1960年袁隆平從一些學報上獲悉雜交高粱、雜交玉米、無籽西瓜等,都已廣泛套用於國內外生產中。這使袁隆平認識到:遺傳學家孟德爾摩爾根及其追隨者們提出的基因分離、自由組合和連鎖互換等規律對作物育種有著非常重要的意義。於是,袁隆平跳出了無性雜交學說圈,開始進行水稻的有性雜交試驗。

超級雜交水稻超級雜交水稻
1960年7月,他在早稻常規品種試驗田裡,發現了一株與眾不同的水稻植株。從1964年發現“天然雄性不育株” 算起,袁隆平和助手們整整花了6年時間,先後用1000多個品種,做了3000多個雜交組合,仍然沒有培育出不育株率和不育度都達到100%的不育系來。袁隆平總結了6年來的經驗教訓,並根據自己觀察到的不育現象,認識到必須跳出栽培稻的小圈子,重新選用親本材料,提出利用“遠緣的野生稻與栽培稻雜交”的新構想。在這一思想指導下,袁隆平帶領助手李必湖於1970年11月23日在海南島的普通野生稻群落中,發現一株雄花敗育株,並用廣場矮、京引66等品種測交,發現其對野敗不育株有保持能力,這就為培育水稻不育系和隨後的“三系”配套打開了突破口,給雜交稻研究帶來了新的轉機。是將“野敗”這一珍貴材料封閉起來,自己關起門來研究,還是發動更多的科技人員協作攻關呢?在這個重大的原則問題上,袁隆平毫不含糊、毫無保留地及時向全國育種專家和技術人員通報了他們的最新發現,並慷慨地把歷盡艱辛才發現的“野敗”奉獻出來,分送給有關單位進行研究,協作攻克“三系”配套關。

1973年10月,袁隆平發表了題為《利用野敗選育三系的進展》的論文,正式宣告我國秈型雜交水稻“三系”配套成功。這是我國水稻育種的一個重大突破。緊接著,他和同事們又相繼攻克了雜種“優勢關”和“制種關”,為水稻雜種優勢利用鋪平了道路。其實,袁隆平早有此慮。早在1986年,就在其論文《雜交水稻的育種戰略》中提出將雜交稻的育種從選育方法上分為三系法、兩系法和一系法三個發展階段,即育種程式朝著由繁至簡且效率越來越高的方向發展;從雜種優勢水平的利用上分為品種間、亞種間和遠緣雜種優勢的利用三個發展階段,即優勢利用朝著越來越強的方向發展。根據這一構想,雜交水稻每進入一個新階段都是一次新突破,都將把水稻產量推向一個更高的水平。1995年8月,袁隆平鄭重宣布:我國歷經9年的兩系法雜交水稻研究已取得突破性進展,可以在生產上大面積推廣。正如袁隆平在育種戰略上所構想的,兩系法雜交水稻確實表現出更好的增產效果,普遍比同期的三系雜交稻每公頃增產750-1500公斤,且米質有了較大的提高。至今,在生產示範中,全國已累計種植兩系雜交水稻1800餘萬畝。目前,國家“863”計畫已將培矮系列組合作為兩系法雜交水稻先鋒組合,加大力度在全國推廣。

1996年,農業部立項中國超級稻育種計畫,其中一季雜交稻的產量指標為,第一期(1996-2000年)畝產700公斤,第二期(2001-2005年)畝產800公斤。

1998年8月,袁隆平又向新的制高點發起衝擊。他向朱總理提出選育超級雜交水稻的研究課題。朱總理聞訊後非常高興,當即劃撥1000萬元予以支持。袁隆平為此深受鼓舞。在海南三亞農場基地,袁隆平率領著一支由全國十多個省、區成員單位參加的協作攻關大軍,日夜奮戰,攻克了兩系法雜交水稻難關。經過近一年的艱苦努力,超級雜交稻在小面積試種獲得成功,畝產達到800公斤,並在西南農業大學等地引種成功。目前,超級雜交稻正走向大面積試種推廣中。

品種分類

超級稻品種有秈稻型,亦有粳稻型的。有雜交稻組合,亦有常規品種。當前生產上套用的超級稻秈型組合有協優9308、Ⅱ優明86、兩優培九;粳型雜交組合有甬優6號;常規品種沈農265號,準兩優527號等。截至2011年,農業部已確認83個超級稻品種。

2006年21個 天優122、一豐8號、金優527、D優202、Q優6號、黔兩優2058、Y優1號、株兩優819、兩優287、培雜泰豐、新兩優6號、甬優6號、中早22、桂農占、武粳15、鐵粳7號、吉粳102號、松粳9號、龍粳5號、龍粳14號、墾粳14號
2007年12個 寧粳1號、淮稻9號、千重浪2號、遼星1號、楚粳27、龍粳18、玉香油占、新兩優6380、豐兩優四號、內2優6號、淦鑫688、Ⅱ優航2號
2009年10個 龍粳21、淮稻11號、中嘉早32號、楊兩優6號、陸兩優819、豐兩優香一號、洛優8號、榮優3號、金優458、春光1號
2010年12個 新稻 18號 、楊粳4038、寧粳3號、南粳44、中嘉早17、合美占、桂兩優2號、培兩優3076、五優308、五豐優T025、新豐優22、天優3301
2011年9個 沈農9816、南粳45、武運粳24號、甬優12、陵兩優268、準兩優1141、徽兩優6號、03優66、特優582

其中,Y兩優2號為攻關主力。Y兩優2號是以馬來西亞普遍野生稻與強優勢雜交水稻通過分子標記輔助選育、反覆測交而培育的遠恢2號,再與Y58S等不育系測交配組而成。2008-2009年分別在海南三亞和湖南長沙參加雜交水稻研究中心超級雜交稻示範、品比均排名第一,定名為Y兩優2號。2010年袁隆平院士將Y兩優2號作為中國首屆雜交水稻大會觀摩現場——瀏陽永安鎮超級雜交水稻示範基地首選品種,鎖定目標產量為860公斤。該品種具有典型的超級稻高冠層、矮穗層株葉形態。穗大粒多,結實率高,耐高溫、低溫能力都比較強,後期落色好,產量高是該組合的突出優點。被袁隆平院士確定為第三期超級雜交水稻攻關首選苗頭品種。2011年9月19日,湖南隆回縣“Y兩優2號”百畝超級雜交稻試驗田畝產達到926.6公斤。

主要特徵

超級稻品種都具有分櫱適中、劍葉挺直、植株矮中求高、莖稈堅韌抗倒、穗大粒多的形態特徵。同時,具有光合效率高、根系活力強、源庫流協調的生理機能,具有高產、優質、抗逆、抗病性狀聚合的遺傳基礎。

但超級稻不等同一般雜交稻。雜交稻是指選兩個遺傳基因有一定差異,同時它們的優良性狀又能互補的水稻品種進行雜交,生長具有明顯優勢的第一代水稻。

培育過程

第一階段

為了滿足21世紀所有中國人的糧食需求,農業部於1996年提出超級雜交水稻培育計畫。其中一季雜交稻的產量指標是:第一期(1996—2000年)700公斤/畝;第二期(2001—2005年)800公斤/畝。

2000年,我國培育的超級雜交水稻品種達到了第一階段單次水稻產量標準,即每公頃產量超過了10.5噸,一些品種已用於商業生產。

第二階段

被稱為“雜交水稻之父”的中國工程院院士袁隆平介紹,2005年5月,他和同事們的努力集中在培育第二階段的超級雜交水稻,並取得了良好的進展,其中最近開發出來的一些雜交水稻品種有每公頃13噸的潛力,最好的一個雜交水稻品種已連續兩年都達到了每公頃12噸的水平。

科研人員已經取得了三個鼓舞人心的結果,即使用野生水稻中的優良基因、利用穀倉草中的DNA創造一個新的水稻來源、克隆玉米里相關基因並成功置入水稻里。正是基於這些技術進展,袁隆平等專家提出了第三階段的超級雜交水稻計畫的產量目標。

第三階段

2005年5月,在江西南昌召開的雜交水稻產業化國際學術研討會上,國家雜交水稻工程研究中心主任袁隆平稱,根據目前的技術發展進度,由他主持的我國超級雜交水稻培育計畫已提出了第三階段的超級雜交水稻計畫目標,將在2010年之前實現每公頃13.5噸的產量目標。

國家雜交水稻工程技術中心於2006年開始組建攻關研發團隊,按照“良種、良法、良態”配套的原則,選育出了一批單產具900公斤潛力的超級雜交稻新組合。

從2010年開始,袁隆平院士領銜的專家團隊聯合長江大學、湖南省水稻所等單位,在湖南瀏陽、醴陵、隆回等地廣泛開展雜交水稻畝產900公斤攻關試驗田。

2011年,中心組織在湖南省5個縣實施攻關,5個百畝攻關片均獲高產,其中隆回縣羊古坳鄉雷鋒村百畝片平均畝產達926.6公斤。

2012年9月18日,由袁隆平研製的“Y兩優2號”百畝超級雜交稻試驗田正式進行收割、驗收。農業部委派的專家組成員到場進行現場監督驗收,並進行產量測定。專家組按照嚴格的測產驗收規程,測得隆回縣羊古坳鄉雷峰村百畝片畝產達到926.6公斤。

2012年9月20日,漵浦縣橫板橋鄉興隆村的百畝片,種植品種組合Y2優8188,再度實現平均畝產超900公斤。專家組隨機抽取了3塊攻關田驗收,經烘乾去雜後,加權平均百畝片平均畝產917.72公斤。

2012年9月24日,國家雜交水稻工程技術中心表示,由袁隆平院士領銜的“超級雜交稻第三期畝產900公斤攻關”日前通過現場測產驗收,以百畝片加權平均畝產917.72公斤的成績突破攻關目標。袁隆平表示,連續兩年百畝片平均畝產突破900公斤,標誌著我國已成功實現該攻關目標。

第四階段

2012年5月19日,“水稻之父”袁隆平在湖南湘潭舉行的中非商務合作論壇上提議,研發第四階段超級稻,希望國家農業部開啟該計畫,“已經撰寫並向國家遞交了方案,目標為每公頃產量15噸。”

2014年3月22日,袁隆平在“中國發展高層論壇2014”表示,第四階段的超級稻的育種計畫已經開始了,我們的單產目標是15噸。

2016年11月19日中午,在廣東省梅州興寧市龍田鎮環陂村,“華南雙季超級稻年畝產3000斤全程機械化綠色高效模式攻關”項目測產驗收組測產後宣布:該項目年畝產量達到1537.78公斤,項目實驗獲得成功,並創造了水稻畝產量新的世界紀錄。這次驗收的項目是袁隆平科研團隊培育的超級稻在全國38個百畝示範片中唯一一個雙季稻科研攻關項目。

2016年,江西省撫州市東鄉區農戶張得修種植普通稻一畝就是800—1000斤左右。這邊是超級稻,五豐優T025,畝產是一千三到一千四斤左右。超級稻比自己這個稻子的產量多四五百斤一畝地。

培育優勢

品種優勢

品種組合Y2優8188屬兩系廣適型優質超高產新組合,系國家雜交水稻工程技術研究中心和湖南奧譜隆種業科技有限公司聯合攻關,採取兩用光溫敏核不育系Y58S為母本,與含秈粳交和秈爪交複合血緣的重穗密粒型強優勢恢復系奧R8188配育成,品種具“中大穗、粒多、粒重”三重優勢。

技術優勢

超級雜交水稻通過形態改良和利用亞種間雜種優勢相結合的技術路線來提高產量,稻不會改變水稻的原有結構;不會引起水稻的病變。在1997年袁隆平提出雜種優勢利用與形態改良相結合的培育超級雜交稻技術路線:"所謂形態改良,就是要一個像一個人一樣好的體型;所謂雜種優勢,就是不能虛胖,要體力充沛。

培育方法

育種方法是利用雜種優勢,選擇優良親本,用三系法(不育系,自交系,恢復系)或者後來衍生出的兩系法和一系法得到雜種一代,由於雜種優勢,這一代可能比上代的產量,品質都更好。當然,此培育過程,要對親本以及後代都要經過嚴格的篩選。

爭議事件

2013年,中國實際水稻平均畝產量僅為447.8公斤,與1000公斤的試驗水平相去甚遠。在安徽,隆平高科的超級稻出現大面積絕收。

超級稻“Y兩優900”經專家組驗收,平均畝產1026.7公斤,創造了最新的水稻畝產世界紀錄。這天是2014年10月10日。當時84歲的袁隆平站在湖南省紅星村超級稻基地的稻田裡宣布:“這標誌著我國雜交水稻技術研究遙遙領先世界。”

安徽省種子管理總站的調查結果顯示,2014年10月,安徽蚌埠、安慶、合肥、滁州、馬鞍山、淮南等六市種植的“兩優0293”發生大面積減產、絕收,受災面積超過萬畝。

受災農民質疑種子生產企業袁隆平農業高科技股份有限公司(以下簡稱隆平高科)涉嫌虛假宣傳、隱瞞品種缺陷。此後半年內,安徽省農業委員會下屬的種子管理總站多次向國家農業部上書,要求重新審定超級稻“兩優0293”的種植區域,希望“不再包含我省”。

各方反應

農業部表示引發社會關注的稻種“兩優0293”沒有參加過農業部組織的超級稻品種認定,不是超級稻品種。

2015年4月10日,袁隆平在接受湖南日報採訪時表示:不能以個別品種出了點問題,就全盤否定超級稻。超級稻是有標準的,國家對產量、米質和抗性都有規定。超級稻對國家糧食安全作出了重大貢獻。

湖南雜交水稻研究中心研究員、曾參與袁隆平超級稻百畝片目標攻關團隊的核心專家鄧啟雲在接受科技日報記者採訪時表示,安徽萬畝超級稻減產絕收的主角“兩優0293”,並不屬於廣適型超級稻,而是耐肥型超級稻。

技術要點

除草

超級稻超級稻

袁隆平在給水稻施肥掌握雜草發生規律,及時加以防除冬乾田按其雜草性質分成3種類型田,可採用不同的技術方式除草。

第一是以看麥娘、雀舌草等冬季性雜草為主夾雜有少量惡性雜草的田塊,於拋秧前7~10天噴施一次滅生性除草劑,如克無蹤、農達等。

第二是惡性雜草發生量大(占雜草量的20%以上)的田塊,不宜作免耕田,應加以翻耕,並人工清除惡性雜草。

第三是純冬季性雜草發生的田塊,不必噴施除草劑,人工壓草後直接拋栽水稻。

施肥

保證泡田時間冬乾田在施用有機肥作基肥時,增施少量(每畝35公斤)過磷酸鈣有利於加速田泥軟化,同時保水4~5厘米深,浸泡10~15天才能拋栽水稻。

選種

選用優良品種,合理選擇拋栽密度。

施藥

抓住施藥適期施藥大田期病蟲防治應抓住超級稻分櫱末期、破口前3~7天和始穗期3個適期噴施農藥,其它時期視病蟲發生實況確定是否增施1~2次對口農藥。

選用新農藥品種,輔以常規農藥選用30%愛苗乳油(防治稻曲病、紋枯病等)、25%阿克泰水分散粒劑(防治稻飛虱、稻薊馬)、5%銳勁特懸浮劑(防治螟蟲等)等農藥,輔以40%乙醯甲胺磷乳油(防治稻縱卷葉螟等)、80%敵敵畏乳油(防治稻飛虱等)等常規農藥。

選購優良噴藥器具,噴施對口農藥針對田間病蟲發生種類,採用迷霧式噴霧器,並選用其中幾種對口農藥混合噴施或單個藥劑噴施。施藥時田間應保持淺水層。

重要地位

超級稻超級稻

超級稻在2000年就選育成功,這一具有自主智慧財產權的世界領先技術卻推廣遲緩,歷時5年種植面積僅占全國水稻總面積的1/10。

2004年,黃培勁和袁隆平院士聯合給時任中國國務院總理朱鎔基寫了一封信,得到批覆後,2005年國家建立超級稻推廣項目被納入中央1號檔案。並把培育和推廣超級雜交水稻寫進“十一五”規劃。

中國水稻種植面積為4.5億畝,其中59%是雜交稻,有2.6億畝,全國水稻畝產是420公斤,可雜交稻畝產達470公斤,比日本的440公斤還高。中國的更高目標是超級雜交稻。

農業部2006年3月7日宣布,從2006年起正式啟動超級稻發展的“6236”工程。力爭到2010年底,用6年的時間,培育並形成20個超級稻主導品種,推廣面積占全國水稻總面積的30%(約1.2億畝),每畝平均增產60公斤,全面帶動我國水稻的生產水平。袁隆平立下軍令狀,在2010年每畝達到900公斤。

6236”工程,具有深遠戰略意義。儘管我國糧食綜合生產能力已經達到5億噸,但是糧食生產依然是弱勢產業,面對著自然和市場雙重風險。要解決糧食安全問題,唯一的途徑就是依靠創新和科技進步。大幅度提高單產,最終寄望於超級雜交稻的創新突破。

超級稻育種,中國比日本和國際水稻研究所起步晚,但卻後來居上。這源於育種家不僅在實驗室試驗,更注重到試驗田裡進行研究,從而確立了我國稻穀育種技術領先地位。

主要貢獻

袁隆平袁隆平

新一代超級稻像枚農業種子革命的深水炸彈,不但改變了“二十有十三”的水稻份額,同時也是中國農業由大向強邁進的關鍵一步,對國家安全戰略有著積極意義。

超級稻是比雜交水稻更具潛力,米質更優,形態更優美的新一代水稻。從全球來看,農業的生產過剩不再令人恐懼。糧食的短缺變得令人焦慮不安,只有工業社會的管理和生產技術可以解決這個問題。

2005年國家設立超級稻推廣項目,提出到2010年培育並形成20個超級稻主導品種,每畝增產60公斤。中國有4.4億畝稻田,超級稻的增產潛力不可低估。

當國內的雪災、震災、洪災恰巧遭遇上國際糧價的瘋漲,問題也變得複雜起來。全世界一半以上人口以稻米為主食,2011年每公頃生產的稻米可養活27人,到2050年,每公頃必須養活43人。中國雜交水稻在世界許多國家都適合種植,如果世界上雜交稻種植面積增加7500萬公頃,每公頃按增產2噸計算,可增產糧食1.5億噸,能多養活四五億人口,有效保障世界糧食安全,幫助人類告別饑荒。

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