第二部分:国家自然科学基金项目成果巡礼

北方粳型优质超级稻育种理论和技术研究

  沈阳农业大学陈温福教授及其课题组在国家自然科学基金等资助下,在北方粳型超级稻育种研究方面取得以下主要成果:

2001年8月21日,时任国务院副总理的李岚清同志在沈阳农业大学考察超级稻,并作出“加快超级稻产业化开发和资源节约型超级稻培育”的指示

  ⑴ 该项目组率先提出了北方粳型超级稻育种理论与技术体系。研究发现,北方粳稻品种的产量与穗粒数呈显著的正相关,但与生物产量的关系更密切。因此,要进一步提高单产,必须增加其物质基础即生物产量。20世纪90年代育成的高产品种的生物产量高,一是来源于形态即株型的改良,二是来源于生理机能的改善。如果将形态和机能两方面优势有机结合起来,预期可获得生物产量的新突破。

  北方粳稻穗子由弯曲变直立以后,其穗部光合作用并未明显增加,穗子的光合量仍只占单株总光合量的5.3%~6.2%。但直立穗型水稻抽穗后群体光分布、CO2扩散和群体内部微生态环境明显改善,群体光能利用可提高20%左右。因此,选择直立穗型品种是提高生物产量的可行途径。

  从源库关系角度分析,高产品种产量进一步提高的主要限制因素是“库”而不是“源”。只有在增加“库”基础上扩“源”,即在增加单位面积颖花数的基础上,提高抽穗后群体物质生产量,才能进一步高产。否则,增加的光合产物重新在茎杆和叶鞘中积累,并不能转化为经济产量。

  在上述研究基础上,陈温福研究小组提出利用籼粳稻杂交或地理远缘杂交创造新株型和强优势,再通过复交优化形状组配,聚合有利基因并使理想株型与优势相结合,实现超高产的理论与技术路线,并根据北方稻区生态生产条件,对超高产株型进行数量化设计。

  ⑵ 培育出一批独具特色的新株型优异种质。按照上述理论与技术路线,通过籼粳稻杂交和地理远缘杂交方法,培育出矮杆、大穗、高亲和力的新株型优异种质“沈农89366”,株型紧凑、个体竞争力小的“沈农159”,分蘖力极强、收获指数高的“沈农9660”和大粒型新种质“沈农DG19”等。其中“沈农89366”已成为国际水稻研究所选育新株型超级稻的核心种质。

  ⑶ 培育出的新株型超级稻已进入实用推广阶段。直立大穗型超级稻“沈农265”和优质型超级稻“沈农606”,不仅连续2年百亩连片平均单产超过800kg,最高达830.6kg,而且主要米质指标均达到部颁一级优质粳米标准,实现了超高产与优质的结合。

  ⑷ 上述研究成果在《中国工程科学》、《作物学报》和《Korean J. Breed.》等国内外学术刊物上发表论文15篇。获1999年度辽宁省科技进步奖一等奖、获2000年度沈阳市科技振兴奖一等奖、获2002年度国家科技进步奖二等奖,并被纳入国家“863计划”、国家农业科技成果转化资金资助计划和国家农业科技跨越计划。