耐旱水稻品种的选育与评价

王广元，李广信，于晓慧，梅 青

（山西省农业科学院作物科学研究所，山西 太原 030032）

栽培稻的抗旱性研究一直是稻作科学研究的重要课题之一。随着全球水资源的日益匮乏和灾害的日趋严重，栽培稻的抗旱性研究显得愈来愈重要。水资源短缺成为制约我国农业发展的重要因素[1-2]，我国21世纪的稻米安全将面临威胁，这对旱稻的快速发展提出了迫切要求。推广抗旱、节水型稻作是保障我国稻作长期生存与发展的根本出路。

我国适合旱稻种植的地方很广，低洼易涝地尤其适于旱稻开发，我国北方目前有400万hm2水稻，1/2以上面积水源不足，1/3面积面临水源枯竭，以旱稻替代水稻实属良策。旱稻是优质细粮，虽然生长在旱地，但其米的外观、食味和口感与水稻并无多大差异，有些品种还优于水稻；而且旱稻比水稻耐瘠薄，在旱地表现出良好的适应性，可广泛种植于雨水充沛或具备一定灌溉条件的多种类型旱地，更适合低洼易涝旱地，尤其内涝地种植，可变涝为利，提高产量[3]。但传统旱稻品种的米质、产量已远远不适应现实要求，尽快培育出高产、优质、耐旱性极强的水稻品种已成为广大农民和农业专家的共识。培育抗旱的栽培稻品种并实现旱作，不但可在很大程度上节约水资源，开发、改良荒地，而且投资少、见效快，有利于增产、稳产，节约能源和减少环境污染；同时可增加农民收入，有利于稻作的可持续发展，前景十分广阔。因而加强旱稻新品种选育、抗旱性和旱作新技术研究，具有极其重要的现实意义。

国外特别是非洲国家一直十分重视旱稻的研究，位于非洲的国际热带农业研究所（IITA），将占非洲稻作面积50%的旱稻品种改良与栽培技术研究列为重要项目之一，并与科特迪瓦的西非水稻发展协会（WARDA）协作，已在高产、抗病、抗逆旱稻品种选育上取得了显著成果。国际水稻研究所（IRRI）建所以来，针对南亚、东南亚地区旱稻的重要性，始终把旱稻品种选育与高产栽培技术研究作为该所的重要研究内容，并列为21世纪初的四大重点研究领域之一。美国等许多国家的水稻改良项目也采取了类似的策略[4]。

在我国，虽然旱稻栽培历史悠久，但传统旱稻品种产量潜力低，栽培管理粗放，而有目的地进行遗传改良的研究工作相对落后，旱作栽培技术研究也滞后，尤其是杂草防除技术尚不理想，严重阻碍了旱稻生产的发展[1]。这种现状已引起我国政府和科技界的高度重视，近年来，我国科学家已在节水抗旱稻的研究上取得了一定的突破，获得不少研究成果。并建立起科学的抗旱性评价系统，筛选出优异的抗旱性种质，获得一批抗旱候选基因，培育成一批节水抗旱稻品种。

1 材料和方法

1.1 供试材料

试验以多年从国内外收集的旱稻297、旱72、旱稻 65、巴西陆稻、DH5、早丰、秦爱、2YQ、先田旱糯稻等旱（陆）稻和山西省农业科学院作物科学研究所水稻项目组培育的优异耐旱水稻稳定品系共150份为研究材料。

1.2 试验方法

耐旱水稻品种培育途径主要是以杂交育种为主，选育的方法是水、旱作交叉选育法。

鉴定筛选试验是在耐旱、耐盐碱、耐低温这3个不良环境条件胁迫下进行，采用田间自然条件下苗期及抽穗开花期与对照对比进行鉴定，室内水分胁迫条件下进行鉴定，同时结合水旱田种植对比分析进行综合抗旱力鉴定。

田间自然耐旱性直接鉴定及长势观察:苗期是在田间自然露地旱作条件下，当幼苗长到3叶期时，记录各品种幼苗叶片萎蔫株数，并结合枯尖、分蘖受阻情况，根据标准进行分级鉴定。中后期即在抽穗开花期，根据各品种始穗到齐穗的天数及稻穗抽出度来鉴定，同时结合生理白穗、不结实、籽粒饱满度进行鉴定。长势是根据各品种田间生长繁茂程度，在分蘖盛期和黄熟初期目测进行记载。室内水分胁迫条件进行苗期抗旱性鉴定:塑料盘常规育秧，当幼苗长到2～3叶期时，排出盘中积水，断水干旱。当土壤含水量达相对持水量的50%时，进行鉴定，记录各品种幼苗萎蔫株数。耐旱性评价是在旱作与水作条件下，比较其抽穗期延迟程度、株高降低数及结实率降低数，以对照为参考进行评价。

2 结果与分析

2.1 选育方法研究

水、旱作交叉选育法核心内容就是将每代优选的单株分成2份，下一代分别在旱田和水田种植选育；再把旱田和水田分别优选的单株各分成2份又分别在旱田和水田交叉种植选育，依此类推，最后决选的稳定系还要在多生态条件下进行鉴定。多年研究结果和实践表明，通过水、旱作交叉种植进行系统选育能有效提高育种效率。水、旱作交叉选育法提供了抗旱与高产、稳产等目标性状表达所需的不同环境条件，实现了主要育种目标性状与选种环境的协调，使杂种基因型的各种潜在的遗传特性得以充分表达，为准确有效地鉴别和选择创造了条件，提高了选择效率，从而克服了自然条件下的极端气候年型（严重干旱或特别多雨年份）所造成的大量有益基因型的优良性状因得不到充分表达而白白丢失的缺陷。水、旱作交叉选育，使杂种基因型在自然和人为创造的不同生境条件下同时和交替选育，实现了自然选择、人工选择和定向培育的有机结合，加大了选择压力和频率，使育成品种的主要目标性状都能得到充分、全面的评鉴和选育，所以育成品种的综合性状较好，不仅抗旱丰产而且稳产适应性广[5]。水、旱作交叉选育，改变了过去的单一育种生态条件，创造了育种环境条件的多样化，为选育不同生态型的系列化旱稻品种提供了条件。在同一个育种系统中，既实现了抗旱高产稳产和水旱兼用型品种的有效选育，又为一般旱地和水地品种的选育创造了条件，是实现稻类生态育种的一项高效、节时、省工的好方法。

2.1.1 育成的新品种 育成丰产性好、米质优、抗旱性强的优良旱稻新品种:晋旱稻1号，04旱2，05082（96G13-1/旱稻 297），04 旱 25（IAPAR9/791138），05072 （990094/990156//旱稻297），05旱 27（95XW-67/旱稻 297），05旱 17糯（巴西陆稻/早丰//先田旱糯稻）7个。其中，晋旱稻1号，从旱稻297中系选，属常规粳稻，抗旱性强，米质优，生育期150 d左右，株高95 cm，穗大粒多，平均穗粒数90粒，结实率高，千粒质量28 g，茎秆粗壮，生长较繁茂，耐肥、耐盐碱，抗倒伏，分蘖中等，高抗稻瘟病，丰产性好。04旱2从巴西陆稻IAPAR9中系选，属常规粳稻，生育期165 d，株高90 cm，茎秆粗壮，根多、粗、长，叶色浅绿，粒大无颖毛，穗颈短、为包颈，落粒性中等，抗旱、抗倒伏、抗病，米质优良。05082和05旱27熟期适中，穗大粒多，结实率高，茎秆粗壮，生长较繁茂，抗旱性强、耐肥、耐盐碱，抗倒伏，高抗稻瘟病，增产潜力大，稳产性强，米质优。

2.1.2 创制了一批新种质 通过系统育种、杂交育种和外源DNA导入技术，创新出一批优异耐旱水稻种质材料:791138，920423，930259，940061，940129，950075，晋旱稻 1号，04 旱 2，05072，05073，05078，05082，04 旱25，04 旱 26，05 旱 17，05旱 18，05旱 19，05旱 21，05旱 27，05旱 28，05旱 29，05旱 32，05旱 33，05旱 36，07旱 1，07旱 6，07旱 20，09旱 3，09旱 4，09旱 8，07028，07041，08020，020083，020082 和 020085共36份。

2.2 抗旱性鉴定与评价

2.2.1 田间自然耐旱性直接鉴定及长势观察本试验第1步是在室内水分胁迫条件下，把大量材料进行苗期抗旱性初步筛选，筛选通过材料再进行田间自然露地条件下耐旱性鉴定。自然条件下控制灌水，造成不同的干旱胁迫，同时又承受着盐碱和低温的不良环境影响，分析其对旱稻形态或产量的影响，比较直观且接近实际。由表1 可知，05072，05073，05082，04 旱 25，05 旱 18耐旱性强；05078，05旱 17，05旱 21，05旱 27，05旱28，05旱29，05旱32和旱稻297耐旱性较强。

表1 田间自然耐旱性直接鉴定及长势观察

2.2.2 旱稻新品系的耐旱性评价 通过田间自然耐旱性直接鉴定筛选，选出比较好的几个新品系再在旱作与水作条件下，根据其抽穗期延迟程度、株高降低数及结实率降低数，以对照为参考再进行进一步评价[6-7]。栽培方式分旱作直播覆膜栽培与水作薄膜育秧移栽，同期播种，3叶期后撤膜，管理均同当地习惯。对照品种是北方一季稻区国家旱稻区试的对照旱稻297。

从表2可以看出，05082耐旱性极强，旱作与水作比较，其抽穗延迟天数和结实率变化不大，株高降低幅度较小，但3项指标都优于对照；05072，04旱25和04旱26这3个材料，由于它们株高降低幅度大，且与对照相当，抽穗延迟天数和结实率与对照相当，评价其为耐旱；其余材料耐旱性均不如对照。

表2 旱稻新品系的耐旱性

经前人多次试验，认为综合抗旱力指数是对水稻各抗旱机理的综合体现。从表3可以看出，综合抗旱力指数与耐旱性评价结果的趋势一致，用综合抗旱力指数来评价耐旱性可靠、简便、易操作、具体量化、易掌握。另外，从考种数据中还发现，评价为耐旱性强的材料，旱作一般比水作单穗总粒数多10～20粒；耐旱性中等的旱作与水作单穗总粒数相差不大，耐旱性表现弱的旱作比水作单穗总粒数低10多粒，其结果还有待进一步研究。

表3 综合抗旱力分析

2.3 耐旱水稻新品系旱作条件下的农艺性状及产量

通过耐旱性评价，结合表4中的实际产量结果可以看出，05082单产最高、耐旱性最强，05072，04旱25和04旱26单产较高、耐旱性较强，04旱35最差。进一步说明旱作产量表现好的品种一定是耐旱性强的品种，也就是说综合抗旱力指数与产量呈正相关，综合抗旱力指数高的品种旱作产量均较高，与前人的研究结论一致[8]。

表4 旱稻新品系旱作条件下的农艺性状及产量表现

2.4 耐旱水稻新品系的米质

从表 5 可以看出，05078，05082，05 旱 17（糯），05旱 21（糯），05旱 27，05旱 33，晋旱稻1号旱稻新品系主要品质达到国优1级标准。05072和05073这2个品系主要品质达到国优2级标准。

另外还发现，旱稻05072，05073和04旱25这3品系分别在旱作和水作不同栽培方式下种植，并分别取米质进行分析，结果表明，同一品种旱作栽培方式下的精米率和整精米率高于水作栽培，且透明度也好于水作栽培，可能是由于这3个旱稻品系在水作栽培条件下容易发生早衰造成的，还有待于进一步研究。

表5 旱稻新品系的主要品质

3 结论与讨论

采用水、旱作交叉选育法进行耐旱水稻品种选育，改变了过去的单一育种生态条件，创造了育种环境条件的多样化，为选育不同生态型的系列化旱稻品种提供了条件，并有效提高育种效率。本研究从中选育出一批栽培稻耐旱材料，初步建立了旱稻创新核心种质库。结合高产优质要求综合评估认为，05082，05072，04 旱 25 和04旱26等4个材料为抗旱高产品种。

作物的抗旱性状是一项复杂的生物性状，抗旱性鉴定工作难度很大，在育种实践中很难进行，特别是杂交后代选育中只能凭经验。作物的抗旱性最重要体现在产量上，产量也是育种过程和生产中最终追求的目标[9]。本研究通过对耐旱水稻品种筛选与评价方法的研究表明，在耐旱、耐盐碱、耐低温3个不良环境多重胁迫条件下，采用田间自然条件下进行苗期及抽穗开花期与对照对比进行鉴定，在室内水分胁迫条件下进行鉴定，同时结合水旱田种植对比分析进行综合抗旱力鉴定，三者相结合（三步骤）的鉴定方法简便、直观、易掌握，便于对大批种质资源的筛选及育种者对品系进行初步选择。本研究有些分析结论与其他学者的研究结果有差异，可能是由于取材、实验方法和条件的不同造成的。

旱稻的抗旱性是一个由多种因素相互作用的较为复杂的综合性状，目前其鉴定方法和评价指标有多种多样，例如在自然条件下控制灌水，借以评价品种的抗旱性，该方法受环境条件影响很大，特别是降水，年际间变幅较大，使每年鉴定结果难以重复，需要进行多年鉴定才能正确评价一个品种的抗旱性。同时所有的方法都受人为观察因素的影响，观察的人不同，结果就有一定偏差。另外，对卷叶、抗倒伏、品质、地上与地下部分的关联性等能否作为抗旱指标来考虑，也有待进一步深入研究。因而，还需要进一步研究一套更全面、更简便、更科学、更符合生产实际的综合评价系统。

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