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水稻育种技术演变与生产方式变革的关系

2014/1/15 13:11:41

原始农业阶段(1900年以前)。遗传学诞生之前,水稻乃至各作物都以自然种群为生产对象,多样性十分丰富,但生产力水平极低。

农家品种阶段(1900~1930年左右,即20世纪初至系谱育种前)。该阶段以农民在自然种群中选择繁殖的高秆农家品种为主,基本上是杂合体,或者混合群体,遗传多样性充分,生产力水平稍有提高,表现为典型的小农经济生产方式。

系谱育种阶段(1930~1955年)。由育种者专门进行系谱选择和纯化,获得优良品种,仅广东省种植的品种就有4500多份,其中籼稻3500多份。全国种植的系统选育品种数量超过1万个,生产力水平有一定提高,品种内多样性比自然种群明显减少,但品种数量还比较多,以育种者自主推广为主,部分由政府农业主管部门指引生产。

矮化育种阶段(1956~1976年)。中山大学稻作试验场(后来的广东农业科学研究所粮食系)自1956年开始用农家品种,从广西‘矮仔占’系谱中选出来2个优良株系进行矮秆型水稻杂交育种(广东农业科学研究所粮食系水稻选种组,I960),这是世界上最早记载的水稻矮化育种起始时间。

1958~1959年育成在生产上大面积推广的矮肝水稻品种‘包胎矮’、‘溪南矮,、‘广二矮Y二白矮’,‘广二矮’、‘青二矮’等(广东省农业科学院,1966)。

1965年广东省全省矮秆水稻推广面积已达120万公顷以上(广东省农业厅和广东省农业科学院,1965),同期育成并大面积推广了矮杆水稻品种‘广陆矮’、‘桂朝’和‘珍珠矮’,这3个品种全国累积推广面积达4000万公顷,全国推广面积占6.67万公顷以上的矮秆品种700多个(国家统计局农村社会调查司,2009),这个阶段大规模推广的品种内基本没有遗传多样性,全国推广使用的品种数量比前一阶段下降一个数量级,由上万个品种,降为6000个左右,生产力水平大幅提高的同时,化肥农药等投人增加(齐永文等,2006),本阶段由政府农业主管部门计划指导和推广新品种,是典型的计划经济生产方式。

杂种优势利用阶段(1977年至今)。水稻杂种优势利用起始于发现首个雄性不育株和杂交水稻三系配套成功(袁隆平,1966,1977)。据中国农业品种信息网资料统计,2001~2008年审定的品种中有95%为杂交组合,截至2008年,杂交水稻品种占全国水稻品种播种面积接近93%,其中三系组合占绝大多数,除东北梗稻区和珠三角地区少数优质稻地区外,全国形成了杂交水稻为主体的水稻种业技术体系。

由于受恢保关系限制,广泛使用的杂交组合母本(不育系)数量很少,不超过200个,不育系的不育基因主要于5个原始不育类型(盖钧镒,1997),其中绝大部分是野败型不育系,杂交组合内个体间完全没有遗传多样性,导致水稻生产系统遗传多样性进一步衰竭;同时,由于不育系是一种特殊的突变体,很少,恢复育性也需要特殊的恢复系,因此在杂交组合育种过程中,不育系发现选育、繁殖,以及恢复系测配、组合选择和种子生产各环节,都大大地增加了成本,导致从育种到种子生产的投人成倍提髙。

而自1997年以来,单产增加潜力受到极大挑战,据报道,此时全国水稻生产平均单产巳经连续多年徘徊不前(邹江石和吕川根,2005)。因此,在水稻增产、增效、成本和风险之间需要一种理性的态度和平衡。

从水稻育种发展阶段分析可见,育种技术对产业技术体系具有决定性作用,自然种群决定了原始农业体系,农家品种决定了小农经济体系,常规品种决定了政府主导的计划经济体系,而杂种优势利用决定了由种子公司主导的市场化种业技术体系。可见,每一次水稻育种技术及生产方式的变更,都来自水稻育种核心技术的变更。

可以说水稻种业技术体系变更的核心是育种技术的革命。遣憾的是上述多次育种技术变革对遣传多样性的负面作用也十分明显。分子遗传学的研究证实,20世纪下半个世纪间,我国水稻品种每个基因位点的平均多样性丧失了46%(齐永文等,2006)。

可见,水稻种业急需能增加品种内多样性、稳产性、水平抗性和可持续生产能力的新型育种技术革命。