0.   引言

【研究意义】水稻是我国最重要的粮食作物之一，每年播种面积约3000 万hm²，占所有粮食作物面积的25%左右，而总产量约占所有粮食的30%^[1]。水稻为保障我国粮食安全和经济社会的稳定与发展发挥了重要的作用^[2]。据统计，2020年与新中国成立初期相比，全国水稻种植面积增加了约437.2 hm²，单产提高约5166.9 kg·hm⁻²，总产量增加约16 321.2万t^[1]。其中，单产和播种面积对总产量的贡献率分别为83.6%和16.4%。而单产的不断提高又得益于我国农业科研工作者持续不断选育出高产的水稻品种在生产上推广应用。在水稻育种过程中，高产、抗病是育种者的重要目标，而品种抗病性则与产量相辅相成，是水稻高产和稳产的重要保障。稻瘟病在我国高温高湿的南方稻区容易爆发成灾，每年给粮食生产造成不同程度的影响，直接威胁我国的粮食安全^[3]。兼具抗病、高产和优质的杂交稻品种的选育和应用对保障国家粮食安全、促进粮食产业的可持续发展具有重要意义。【前人研究进展】2008年，我国农业部门开始从源头上控制稻瘟病，在水稻新品种的审定程序中实行稻瘟病抗性的“一票否决制”，抗稻瘟病成为育种者首要考虑的因素之一。在生产上，稻瘟病菌生理小种复杂多变^[4]，在同一田块上不同年份分离到的稻瘟病菌生理小种就千差万别^[5−7]，所以生产上推广的抗病的品种3～5年就丧失抗性而不能继续推广^[8−9]。为提高育种工作效率，选育携带多个抗病基因的水稻新品种是提高品种抗病能力的最好方法，也是目前防治稻瘟病最安全、最经济也是最有效的手段^[10−11]。据统计，截至目前，已从不同抗源材料中鉴定出了100多个稻瘟病抗性基因，超过500个与稻瘟病抗性相关的位点，约40个稻瘟病抗性主效基因已被克隆^[12−13]。这为生产上选育抗稻瘟病的品种提供了丰富的遗传资源。但在这些已克隆的稻瘟病抗性基因中，其遗传特性、作用机制和抗谱宽度等信息各有差异^[13]。因此，在育种过程中，选择适合的抗病基因或不同抗病基因的组合是育成持久抗稻瘟病品种的关键^[14]。如稻瘟病抗性基因Pigm抗性强、抗谱广，与其他不同抗病基因聚合后抗性表现更好^[15−17]。这为我们选育稻瘟病抗性品种提供了理论依据和新思路。【本研究切入点】我国育种家在水稻育种上取得的成就为我国农业生产作出了积极的贡献，但生产上水稻品种“优质不抗病、抗病不优质”的矛盾仍存在。【拟解决的关键问题】本研究以高产、抗稻瘟病恢复系福恢699与抗病、优质不育系野香A杂交配组，拟通过遗传背景、农艺性状互补，聚合多个稻瘟病抗性基因的育种思路，以期选育出抗病、优质、高产的水稻新品种。

1.   材料与方法

1.1   试验材料

杂交水稻恢复系亲本福恢667由福建省农业科学院水稻研究所谢华安院士团队选育并保存；携带稻瘟病抗性基因Pi1、Pi9、Pi-k^h的恢复系亲本金恢1059由福建农林大学陈志伟研究员团队选育并提供。

1.2   抗病性鉴定

田间鉴定在福建省内4个稻瘟病重发区（建阳石宇、上杭茶地、宁化水茜和将乐黄潭）大田病圃进行稻瘟病自然诱发抗性鉴定。室内抗性鉴定采用苗期多菌株人工喷雾接菌方法，委托福建省农业科学院植物保护研究所完成。以国家稻瘟病测报调查规范（GB/T 15790—2009）^[18]作为发病调查标准。

1.3   稻米品质分析

糙米率、整精米率、垩白度、胶稠度、碱消值、透明度、直链淀粉含量等各项米质指标的化验和测定委托农业农村部稻米及制品质量监督检验测试中心完成。

1.4   抗病基因及籼粳片段分析

委托武汉双绿源创芯科技研究院有限公司，以携带相关基因的标准品种为对照，开展野香优699的双亲，即父本福恢699和母本野香A及杂种F₁的稻瘟病抗性、水稻病毒病抗性基因检测，并以日本晴7.0版基因组构建各条染色体的框架，对各品种籼粳片段占比进行对比分析。

1.5   香味基因突变位点分析

利用文献报道突变类型较多的Badh2第7外显子缺失8 bp的基因单倍型（Badh2-E7）标记引物。引物序列为：Badh2-E7-F-5'-CCTTTGTCATCACACCCTG-3'，Badh2-E7-R-5'-CCACAGAAATTTGGAAACAA-3' ^[19] ，分别对母本野香A、父本福恢699和F₁野香优699进行扩增和测序分析，确认检测品种的Badh2基因的突变类型。

1.6   野香优699的选育

抗病、高产强恢复系福恢699是由福建省农业科学院水稻研究所与福建农林大学农学院（原作物科学学院）陈志伟研究员团队合作。以金恢1059为供体亲本，以福恢667为轮回亲本，利用连续回交和多病区稻瘟病抗性鉴定相结合育成的抗稻瘟病恢复系。来源为福恢667/金恢1059//福恢667///福恢667/2/福恢667，具体选育过程详见图1。2013年秋，用BC₃F₂代选择抗稻瘟病的优良单株与荃9311A、广占63-4S、野香优A等三系、两系不育系进行测交。其中代号13中MA-47-14-2株系表现穗大粒多、米质优良、综合性状突出，从中进一步选株扩繁并定名为福恢699。

图  1  福恢699选育过程

Figure  1.  Breeding of Fuhui 699

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2014年秋季，在福建南平市建阳区马伏良种场育种基地，以抗病、优质三系不育系野香A为母本，挑选整齐、稳定的福恢699株系为父本进行少量制种，同年冬季在海南三亚福建南繁基地种植杂种F₁代（区号为5A33），该组合表现杂种优势强、后期转色好、米质优等特点。2015～2016年在福建省内的上杭、将乐、建阳等多点品比试验和稻瘟病抗性鉴定，综合测产品比和抗性表现，野香优699高产、稳产、抗性强。2017年推荐野香优699参加福建省中稻区域试验。

2.   结果与分析

2.1   区试结果

2.1.1   产量表现

2017年福建省中稻区域试验结果显示，野香优699平均产量为9 723.3 kg·hm⁻²，居小组第5位，比对照Ⅱ优3301减产0.20%，减产不显著；2018年续试平均产量为9 085.4 kg·hm⁻²，居小组第5位，比对照Ⅱ优3301增产3.20%，增产达显著水平。两年区域试验平均产量为9 404.3 kg·hm⁻²，比对照Ⅱ优3301增产1.50%。2019年生产试验平均产量为8 574.0 kg·hm⁻²，比对照Ⅱ优3301增产10.11%（表1）。

表  1  2017—2019年野香优699在福建省中稻区域试验及生产试验中的产量

Table  1.  Yield of Yexiangyou 699 in regional and production trials of mid-season rice in Fujian from 2017 to 2019

试验组别 Type of trial	年份 Year	品种 Varieties	生育期 Growth period/d	生育期比CK± Compared with CK/d	产量 Yield/（kg·hm−2）	增产率 Ratio compared with CK/%
区域试验 Regional trial	2017	野香优699 Yexiangyou 699	141.3	−2.0	9723.3 a	−0.20
		II优3301 II you 3301(CK)	143.3	0	9742.8 a	0
	2018	野香优699 Yexiangyou 699	139.5	-3.6	9085.4 b	3.20
		II优3301 II you 3301(CK)	143.1	0	8803.6 a	0
生产试验 Producing trial	2019	野香优699 Yexiangyou 699	140.4	−2.8	8574.0	10.11
		II优3301 II you 3301(CK)	143.2	0	7786.8	0
同列数据后不同小写字母表示同一年份不同处理间差异显著（P＜0.05）。 Ｄata with different lowercase letters on the same column indicate significant differences between different treatments in the same year (P＜0.05).

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野香优699两年区域试验及一年生产试验的平均产量高于对照II优3301，两年区试增产点率分别为66.7%和77.8%，表明野香优699产量高、稳产。

2.1.2   生育期

野香优699属于基本营养型中熟籼型杂交稻品种，在福建省适合作中稻种植。2017年参加区域试验全生育期平均141.3 d，比对照II优3301短2.0 d；2018年续试，全生育期平均139.5 d，比对照II优3301短3.6 d。2019年参加生产试验，全生育期平均140.4 d，平均比对照II优3301短2.8 d。两年区域试验及一年生产试验的结果表明野香优699的生育期表现稳定，适应性强（表1）。

2.1.3   主要农艺性状

经多点种植和田间调查结果：野香优699大田表现为群体长势好，株型紧凑，分蘖力中等，穗大粒多，苗期早发性好，拔节期长势均衡，成熟期叶色金黄、落色好，功能叶不早衰。野香优699的主要农艺性状为：株高135.4 cm，有效穗数208.5 万穗·hm⁻²，主茎叶片数16～17片，穗长24.9 cm，每穗总粒数221.6粒，结实率86.89%，千粒重26.3 g。

2.1.4   稻瘟病抗性

区试稻瘟病抗性鉴定分别2年多点在稻瘟病重发区大田病圃自然诱发和室内多菌株人工喷雾接菌抗性鉴定。2017年在4个稻瘟病病圃田间诱发鉴定为苗期抗叶瘟，成熟期发病综合指数0.74，抗穗颈瘟；室内人工喷雾接种鉴定抗菌株率94.45%，结果为抗病；2018年在4个稻瘟病病圃田间诱发鉴定为苗期抗叶瘟，成熟期发病综合指数2.78，抗穗颈瘟；室内人工喷雾接种鉴定抗菌株率93.75%，结果为抗病。综合两年鉴定结果为抗稻瘟病（表2）。

表  2  野香优699稻瘟病抗性鉴定结果

Table  2.  Identification on rice blast disease resistance of Yexiangyou 699

年份 Year	地点 location	田间鉴定 Identification in field												室内鉴定 Identification in greenhouse		抗性综评 Comprehensive evaluation of resistance
		叶瘟 Leaf blast					穗颈瘟 Panicle blast					综评 Comprehensive evaluation
		发病率 Incidence rate%	病情指数 Disease index	最高级 Top grade	抗感表现 Resistance evaluation		发病率 Incidence rate%	发病率 病级 Grade of Incidence rate	病情指数 Disease index	最高级 Top grade	抗感表现 Resistance evaluation		抗菌株率 Resistance to strain rate/ %	抗感表现 Resistance evaluation
2017	将乐 Jiangle	1.5	0.22	2	R		14.00	5	1.56	1	R	R	94.45	R		R
	宁化 Ninghua	2.00	0.22	1	R		0.00	1	0.00	0	R	R
	上杭 Shanghang	6.50	1.83	3	R		4.50	1	1.39	5	R	R
	建阳 Jianyang	0.00	0.00	0	R		0.00	1	0.00	5	R	R
	综合 Average	2.25	0.54	3	R		4.63	1	0.74	5	R	R
2018	将乐 Jiangle	38.50	7.33	2	MR		19.00	5	3.00	3	R	MR	93.75	R		R
	宁化 Ninghua	3.00	0.39	2	R		2.50	1	0.94	5	R	R
	上杭 Shanghang	5.50	1.56	3	R		5.50	3	1.50	5	R	R
	建阳 Jianyang	0.00	0.00	0	R		21.00	5	5.67	3	MR	MR
	综合 Average	11.75	2.32	3	R		12.00	5	2.78	5	R	R

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2.1.5   稻米品质

根据农业农村部稻米及制品质量监督检验测试中心检测结果，野香优699的米质达到部颁三等优质食用稻品种品质标准。具体指标为：糙米率80.1%，整精米率68.5%，垩白度0.8%，胶稠度86毫米，碱消值5.5级，透明度1级，直链淀粉含量14.0%。野香优699稻米外观好、品质优、口感佳，获得2019年福建省第十届优质稻食味品质鉴评金奖。

2.2   香味基因单倍型

对野香优699的双亲及杂种本身的香味相关基因扩增后测序分析表明：母本野香A香味基因Badh2第7外显子发生突变，即 8 bp 的缺失和 3 bp 的替换，进而导致后续蛋白翻译移码并提前终止，产生无功能的短截 BADH2 蛋白（图2）。BADH2的缺失使得其底物4-氨基丁醛无法氧化而积累，促进了香味物质2-乙酰基-1-吡咯啉（2-AP）的合成， 2-AP 不断积累，致使水稻的叶片和籽粒产生香味。研究表明，这种突变类型是所有具有香味的水稻品种或材料中最常见的，如苏御糯、湘晚籼稻17号、玉针香、象牙香占、巴斯马蒂370等。这种单倍型变异的品种累积的2-AP成分也是所有突变类型最高的，因此这也是野香优系列品种的米饭香味浓郁、口感好的遗传基础。

图  2  野香优699及其双亲Badh2基因的测序分析

Figure  2.  Sequences of Badh2 in Yexiangyou 699 and parents

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2.3   背景及抗病基因

2.3.1   亲本纯合度及籼粳片段

根据武汉双绿源创芯科技研究院有限公司利用GSR40K高密度水稻基因芯片，以日本晴7.0版基因组构建各条染色体的框架，得出每个品种对应的纯合度如图3A、B、C所示，野香A（FA-1）的基因纯合度为99.9%，福恢699（FA-3）的基因纯合度为99.18%，杂种野香优699纯合度为73.51%；籼粳片段分析结果表明，如图3D、E、F所示，野香A（FA-1）的粳稻片段占比10.13%，籼稻片段占比69.13%；福恢699（FA-3）的粳稻片段占比10.4%，籼稻片段占比68.4%；杂交种野香优699（FA-5）的粳稻片段占比10.27%，处于双亲之间，籼稻片段占比为75.33%，高于双亲（表3）。说明双亲在籼稻背景下基因重组后出现更多偏向籼稻的基因型。

图  3  野香优699的父、母本及其杂种F₁的背景、籼粳片段分析

A、B、C为基因组背景纯度，D、E、F为籼粳片段分析；FA-1为野香A，FA-3为福恢699，FA-5为野香优699。

Figure  3.  Background and Indica japonica fragments of parents and hybrid F₁ of Yexiangyou 699

A, B, and C: genomic background purity; D, E, and F: I. japonica fragments; FA-1: Yexiang A; FA-3: Fuhui 699; FA-5: Yexiangyou 699.

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表  3  野香优699的父、母本及其杂种F₁的籼粳片段统计分析

Table  3.  Statistical analysis on I. Japonica fragments of parents and hybrid F₁ of Yexiangyou 699

品种 Varieties	区段总数 Total fragments	粳稻区段数 Japonica fragments	粳稻比例 Japonica proportion/%	籼稻区段数 Indica fragments	籼稻比例 Indica proportion/%	不能判断区段数 Undetermine fragments
野香A Yexiang A	750	76	10.13	523	69.73	151
福恢699 Fuhui 699	750	78	10.40	513	68.40	159
野香优699 Yexiangyou 699	750	77	10.27	565	75.33	108

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2.3.2   抗病基因的聚合

根据武汉双绿源创芯科技研究院有限公司利用GSR40K高密度水稻基因芯片对水稻Pi1、Pi2、Pi5、Pi9、Pia、Pid2、Pid3、Pigm、Pik^h、Pita、Pizt、Pi63等12个稻瘟病抗性基因和水稻抗黄色斑驳病毒病基因Rymv1、水稻抗水稻条叶枯病毒STV11等2个抗病毒病基因进行检测，结果表明：母本野香A携带抗黄色斑驳病毒病基因Rymv1、抗水稻条叶枯病毒STV11、稻瘟病抗性基因Pid2、Pid3和Pita；父本福恢699携带抗黄色斑驳病毒病基因Rymv1、抗水稻条叶枯病毒STV11、稻瘟病抗性基因Pi1、Pi5、Pi9、Pia、Pid2和Pid3；杂交种野香优699携带抗黄色斑驳病毒病基因Rymv1、抗水稻条叶枯病毒STV11、稻瘟病抗性基因Pid2（纯合）、Pid3（纯合）和Pi1（杂合）、Pi5（杂合）、Pi9（杂合）、Pia（杂合）、Pita（杂合）。由此可见，野香优699携带2个抗水稻病毒病基因，7个稻瘟病抗性基因，为其在田间具有较强的抗病性提供了保障（表4）。

表  4  野香优699及其亲本的抗病基因检测

Table  4.  Detection of disease resistance genes in Yexiangyou 699 and parents

序号 No	基因名称 Gene	探针类型 Probe	类型 Type	染色体 Chr	对照品种 Standard variety	基因功能 Gene function	鉴定品种 Varieties
							野香A Yexiang A	福恢699 Fuhui 699	野香优699 Yexiangyou 699
1	Rymv1	SNP	抗生物逆境	4	Nipponbare	抗黄色斑驳病毒病	√	√	√
2	STV11	SNP	抗生物逆境	11	Kasalath	抗水稻条叶枯病毒	√	√	√
3	Pi1	单倍型	抗生物逆境	11	10SNP	稻瘟病抗性		√	H
4	Pi5	单倍型	抗生物逆境	9	33SNP	稻瘟病抗性		√	H
5	Pi9	单倍型	抗生物逆境	6	80SNP	稻瘟病抗性		√	H
6	Pia	单倍型	抗生物逆境	11	13SNP	稻瘟病抗性		√	H
7	Pid2	单倍型	抗生物逆境	6	66SNP	稻瘟病抗性	√	√	√
8	Pid3	单倍型	抗生物逆境	6	64SNP	稻瘟病抗性	√	√	√
9	Pita	单倍型	抗生物逆境	12	32SNP	稻瘟病抗性	√		H
“√”表示所检测品种的基因型与对照品种基因型一致；“H”表示品种中该基因为杂合型。 '√' indicates genotype of tested variety to be consistent with that of control;'H' indicates heterozygous gene.

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2.4   推广应用

野香优699于2017—2018年参加福建省中稻区试，2019年进入生产试验， 2020年通过福建省农作物审定委员会审定，同年转让福建禾丰种业股份有限公司并进行产业化开发和市场推广。据品种开发企业福建禾丰种业股份有限公司初步统计，野香优699在福建省内南平、龙岩、泉州和三明地区示范推广。如2020年在三明尤溪作再生稻示范种植7.87 hm²，头季平均产量10 753.7 kg·hm⁻²，再生季产量5 698.7 kg·hm⁻²，两季合计平均产量16 452.4 kg·hm⁻²；2021在龙岩连城作再生稻种植，头季节产量11 460.2 kg·hm⁻²，再生季产量5 091.0 kg·hm⁻²，两季合计平均产量16 551.2 kg·hm^{−2 [20]}； 2022年，野香优699在泉州德化美湖镇、上涌镇和雷峰镇作中稻种植，实割验收产量分别为8 551.5 kg·hm⁻²、9 027.0 kg·hm⁻²和8 997.5 kg·hm⁻²，种植表现较优、品质好、产量高^[21]。根据福建省种子管理总站的数据统计，2021—2023年，野香优699在福建年均推广面积约3 513.3 hm²。

3.   讨论

本研究针对生产上危害严重的稻瘟病抗性问题，通过亲本选育和选择，利用农艺性状上优势互补，遗传背景多样性适中，携带多个抗病基因的亲本进行杂交配组。经过多年多点筛选、鉴定和品比，最终选育出产量高、抗性强、品质好的香型杂交稻品种野香优699。野香优699推向市场以来，反应良好^[20-21]，为农民增产增收、企业增产增效做出了积极贡献，获得了较好的经济社会效益。良种良法配套才能使种粮效益最大化，野香优699在产量、抗性和品质上表现较为均衡，但生产经验表明，野香优系列组合均有氮高效的特性，这既是优点也是缺点。优点是氮肥利用效率高，缺点是在生产上表现不耐肥，偏施氮肥的情况下会出现抗病性差、叶片下垂甚至倒伏的现象，对栽培技术要求相对较高。施肥要遵循“前重后轻”原则，即基肥的配比重，追肥要早，烤田要重，要注重抗倒伏和抽穗前、后稻曲病的防治。

随着现代分子生物学和基因工程技术的不断发展，越来越多的先进技术手段应用到农业科研中。水稻育种也即将由传统的杂交育种转入分子设计育种和智能化育种的时代。有利基因的快速聚合可以提高优良品种的选育效率，并在产量^[22] 、抗性^[23]、品质^[24]或株型^[25]等方面进行快速改良，培育符合生产需求的良种。坚持选育环境友好型、高产新品种仍是今后我国水稻育种的主要方向。坚持把水稻基因组学研究与分子设计育种技术紧密结合，才能持续保持我国水稻育种技术的领先优势^[26]，尤其是要时刻关注水稻产业可持续、高质量发展的要求，通过资源共享、信息互通、合作攻关等模式，培育满足国家粮食安全需求的突破性水稻新品种。

野香优699作为一个“四性”^[27]结合较好，综合性状优良的水稻品种，其成功选育并在生产上推广应用对后续同类型品种的选育提供了较好的借鉴和思路。在育种目标的制定上，应结合市场需求的同时突出亮点，弥补生产主推品种的缺陷和不足之处；在亲本选择方面，对配组双亲的抗性、生育期、品质、株型及遗传背景进行初步分析，力争做到优势互补，实现1+1大于2；在筛选评价方面，稻瘟病抗性、适应性、产量等均需在不同生态区、栽培条件和地力水平下进行综合比较和分析，选育适应性强，高产、稳产的品种。