我国水稻育种

我国水稻育种现状、展望与对策游艾青二零一一年十一月湖北省农业科学院粮食作物研究所提纲一、全球、我国和湖北省水稻生产二、我国稻作科技取得的主要成就三、发展所面临的机遇和挑战四、作物品种及其在作物生产中的作用五、水稻育种进展六、水稻育种发展方向与策略七、对生物种业发展一些认识一、全球、我国和湖北省水稻生产1、全球水稻生产水稻是世界上主要的粮食作物。1）近年全世界水稻播种面积（23.5亿亩）约占世界谷物总面积的22.7%；2）稻谷总产量（6.5亿吨）约占世界谷物总产28.8%；3）全世界有122个国家种植水稻，90%的种植面积与总产量在亚洲；4）全世界有50%左右人口以大米为主食。表1.12007年全球10个主要产稻国面积、单产和总产国家单产/（t/hm2）种植面积总产万hm2/%万t/%中国6.35292318.71855028.5印度3.21440028.11411021.7印度尼西亚4.6912177.857008.8孟加拉国3.8811207.143506.7越南4.877314.735605.5缅甸3.988205.232605.0泰国2.6910366.627904.3菲律宾3.784252.716002.5巴西3.822901.911101.7日本6.541681.111001.7合计4.381313083.85613086.3全球4.1515669100.065020100.02、我国水稻生产（1）水稻是我国播种面积最大、总产最多、单产最高、消费人群最广、消费量最大的粮食作物，担负着保障我国粮食安全的重任。常年播种面积约为4.5亿亩，占世界水稻播种面积20%左右，仅次于印度；稻谷年均总产1.8-1.9亿吨，居世界第一。（2）我国是水稻原产地之一亚洲栽培稻的祖先种普通野生稻分布极广：南起海南三亚，北至江西东乡，西起云南盈江，东至台湾桃园。水稻栽培历史极为悠久:新石器时代遗址有稻谷、米粒、稻秆等遗物出土者达七十余处，最早的是浙江桐乡罗家角（7050±150BC）和余姚河姆渡（6960±130BC）。水稻在我国分布广：跨越热带、亚热带、暖温带、中温带、寒温带等五个气候带；种稻最北点（黑龙江省漠河，53°27′N）位于我国。（3）建国以来，我国政府十分重视粮食与水稻的生产，一靠政策、二靠科技、三靠投入，取得了以世界6％的淡水资源、9％的耕地养活全球22％的人口举世公认伟大成就。粮食总产由1949年1.13亿吨上升到1999年5.08亿吨，50年间增加4.5倍；稻谷总产由1949年的0.49亿吨上升到1999年1.98亿吨，50年间增加4倍（1997年稻谷总产曾达2.01亿吨）。年份面积*（万公顷）总产**（吨）单产***（吨/公顷）50年代初2619.15520.82.1119602946.95963.42.0219803375.513925.74.1320002996.218790.86.2720062929.518257.26.23*最高面积出现在1976年，为5.4亿亩**最高总产出现在1997年，为2.01亿吨***最高单产出现在1998年，为424.7公斤/亩表1.2我国水稻生产的发展趋势3、湖北粮食和水稻生产（1）湖北是全国重要的商品粮生产基地和粮食调出大省。46个粮食主产县、21个优质粮食产业工程县、荆州、黄冈、襄樊、孝感四个国家大型商品粮生产基地为骨干的优质商品粮生产体系。湖北是重要的粮食调出大省，对保障广东、福建等东南沿海缺粮省份的粮食需求做出了重要贡献。正常年景下，湖北粮食商品粮在180亿斤左右，商品率在35%左右。除满足省内消费外，一般有100亿斤左右粮食外销。（2）新中国成立后，省委和省人民政府把水稻生产放在粮食生产的首位，通过一系列社会改革和技术改革（三改），不断改善生产条件，使水稻生产得以迅速发展。1997年湖北创下了稻谷总产181.85亿公斤的历史最高纪录，是1949年37.82亿公斤的4.8倍；但是我省这种稻谷生产优势在当时没能在市场、贸易和经济上表现出来，反而是一种负担。随后水稻播种面积下滑，2002年水稻种植面积下滑到3000万亩以下，2003年下滑到了历史最低点，仅2708万亩，稻谷总产只有134亿公斤，比1997年几乎减少了近50亿公斤的产量，是我省水稻生产最低潮的一年。（3）近年国家出台了一系列扶持粮食生产的惠农政策，减免农业税、各种补贴、粮食最低收购保护价等等，提高了稻农的收入，水稻生产得到了恢复性发展。水稻面积稳定在3100万亩左右，总产约160亿公斤。（4）湖北具有丰富的水稻生产资源，水稻是湖北的优势农作物，稻谷总产仅次于湖南、江苏、江西、黑龙江，水稻单产名列全国前茅，仅次于江苏。全省水稻面积占粮食作物总面积的50%，总产量占70%，商品量占80%。实现粮食安全保障，社会稳定、国民经济发展的基础。表1.3湖北省粮食作物播种面积及占全国比重年份播种面积（万亩）占全国比重（%）稻谷小麦玉米马铃薯稻谷小麦玉米马铃薯20072968.201644.45654.45179.256.6794.5131.3992.35220082968.351500.90705.6191.256.6794.1191.5092.50920093067.651490.10760.95234.006.9034.0901.6273.070数据来源：《中国农村统计年鉴2010》和《中国农村统计年鉴2009》。二、我国稻作科技取得的主要成就60多年来粮食生产发展，我国粮食与水稻单产持续提高是促进总产不断增长的主要原因：（1）系列正确政策充分调动农民积极性（2）增加农田基本建设投入改善生产条件（3）主要依靠选育与推广优良品种与系列增产技术，依靠稻作科技不断进步与创新。（1）育种技术不断创新矮化育种、杂种优势利用、超级稻育种（2）新的栽培技术不断涌现高产：叶龄模式、吨粮模式、群体质量、精确定量轻简：免耕直播、旱育秧、抛秧土肥：红黄壤综合治理、中低产田改造、测土配方施肥技术植保：病、虫、草等有害生物综合防治稻作科技创新两个方面三、发展所面临的机遇和挑战根据预测，到2030年我国人口将接近16亿的顶峰，到那时若要保证人民小康生活和营养水平，我国粮食生产必须在现有的基础上再增加50%左右。而这种增加要在更少的土地和水资源条件下完成。通过选育与推广优良品种与系列增产技术的手段提高单位面积产量，是提高我国粮食产量最行之有效的方法。1、对稻米生产的刚性需求稻米是我国人民的主食•全球人口约70亿，以稻米为主食的人口约占一半•我国人口约13.5亿，以稻米为主食的人口约占65%•在我国谷类作物中，稻谷年产量1.8-2.0亿吨，占40%左右•全球粮食年贸易量2.48亿吨（2008），不到我国年粮食消费量的一半。2、人口的刚性增长时间全国人口数年/亿粮食需求量（亿斤）*解放初期人口5亿多1954年过6亿48001964年过7亿1056001969年过8亿564001974年过9亿572001981年过10亿880001988年过11亿788001995年过12亿796002005年过13亿1010400*按人均800斤计算3、粮食生产的形势五十年代：发展起步阶段，播种面积增加明显六十至九十年代：稳步发展阶段，单产提高明显，播种面积有所下降矮化育种杂种优势利用化肥、农药用量增加最近10年：徘徊阶段，播种面积下降，单产出现徘徊012345678910111213141519525456581960626466681970727476781980828486881990929496982000020406080123456789101112131415195254565819606264666819707274767819808284868819909294969820000204060801234567891011121314151952545658196062646668197072747678198082848688199092949698200002040608五十年代六十至九十年代最近十年粮播面积（千万公顷）粮食总产（亿吨）粮食单产（百公斤/亩）（图3）1952—2008年粮播面积—粮食总产—粮食单产变化趋势※由于受到耕地减少、耕地质量下降、水资源短缺、气候变化等对粮食生产的约束，中国粮食的供需将长期处于紧平衡状态，保障粮食安全面临严峻挑战。“手里有粮，心中不慌”，粮食安全和农业生产不仅是中国历朝历代保持社会稳定的基本因素，更是当前中国经济走向现代化之路的根本保障。1）不必担心粮食安全，我们有2万多亿美元外汇，如果粮食不足可从国外进口；2）粮食生产有分工，二、三产业不发达地区种粮，发达地区不种粮；3）13亿人口大国，粮食安全不能寄托国际市场，必须靠国内基本自给，自给率95%以上，少量依靠进口。粮食安全存在3种主要观点2004年以来，党中央国务院连续出台强农惠农政策，8个中央一号文件，始终把抓粮食生产为全党工作和全部工作的重中之重，我国粮食生产实现了“七连增”，今年有望“八连增”。我国粮食生产取得巨大成就4、影响作物生产力的因素的贡献份量1)生态条件：温度（包括积温和温差）、水份、日照、土壤2)品种：地方种、改良品种、杂种优势利用……(40%)3)栽培技术：水肥调节、看苗诊断、病虫防控四、作物品种及其在作物生产中的作用1、作物品种的概念2、优良品种在作物生产中的作用3、作物育种新途径、方法和技术4、种子概念发展1、作物品种的概念定义：人类在一定的生态和经济条件下，根据自己的需要所创造的某种作物群体。●具有相对稳定的、特定的遗传性；●在生物学、形态学和经济性状上具有相对的一致性；●在一定的地区和一定栽培条件下，在产量、品质、抗性、生育期和适应性等方面符合人类生活和生产发展的需要，●通过简单的繁殖手段保持其群体的恒定性。2、作物品种的特性（1）品种是人类劳动的产物，是由野生植物经过人工选择进化来的。（2）品种是经济上的类别，不是植物分类学上的名称。（3）品种是重要的农业生产资料。（4）品种具有一定的地区适应性和时间性。农作物良种是农业最基本、最重要的生产资料，农业生产无论采取何种现代化技术，都必须通过种子才能发挥出应有的作用。种子尤其是良种，是农业增产增益的内因，是各项技术措施产生效益的载体，良种对中国农业增产增效的贡献率达40％。（二）优良品种在作物生产中的作用1.提高单位面积产量。2.改进作物品质。3.增强作物抗性。4.扩大作物种植区域。5.有利于耕作制度改革，提高复种指数。6.促进农业机械化发展，提高劳动效率。7.提高农业生产的经济效益。杂交水稻在我国累计推广60亿亩，增产6000亿斤。证实了达尔文至理名言：一粒种子可以改变一个世界。（三）作物育种新途径、方法和技术传统育种方法：系统育种和杂交育种育种新方法有：产生各种变异（1）杂种优势利用：（2）远缘杂交：（3）理化诱变：（4）细胞工程：（5）基因工程：（1）杂种优势利用（heterosis）：杂种优势是生物界的普遍现象，指两个遗传组成不同的亲本杂交产生的杂种一代，在生产势、生活力、繁殖力、抗逆性、产量和品质上比其双亲优越的现象。（杂交水稻和玉米）（2）远缘杂交（distanthybridization）：不同种、不同属或亲缘关系更远的物种之间杂交，将不同种、属的特征、特性结合起来，扩大变异范围，促进不同种间遗传物质的交流，从而合成新物种或创造新类型，如双二倍体、异附加系、异代换系、易位系等。（3）诱变育种(breedingbyinducedmutation)：利用物理、化学和生物等因素诱导植物遗传性发生各种变异，并从变异群体中选择符合育种目标的个体，进而育成新品种的育种方法（4）细胞工程育种（cellengineeringappliedtobreeding）：利用花药组织培养、原生质体培养、体细胞融合与杂交等细胞水平上的遗传操作，改良品种。（5）分子育种（molecularbreeding）：根据育种目标，通过DNA水平上的操作，对物种的基因组进行改良（如：