潘大建，李 晨，范芝兰，孙炳蕊，陈文丰，江立群，张 静，吕树伟，刘 清，毛兴学

（广东省农业科学院水稻研究所/广东省水稻育种新技术重点实验室，广东 广州 510640）

水稻是世界上第二大粮食作物，全球有一半以上人口以稻米为主粮。我国也有一半以上人口以稻米为主食，水稻播种面积和总产量分别居全球第2位和第1位，且均居国内各种粮食作物之首。水稻对我国乃至世界粮食安全至关重要。稻种资源是水稻育种和生产的重要物质基础。世界主要产稻国及国际研究机构十分重视稻种资源的收集保护和研究利用。

国际水稻研究所（IRRI）自1960年建所起就高度重视世界水稻种质的搜集保存和研究，在植物育种系设置水稻遗传资源课题，从南亚、东南亚国家搜集地方稻种资源。为了确保已收集的水稻种质的保存与利用, 1977年底建成了水稻遗传资源实验室。该室除设有种子加工区、考种室、品质分析室、细胞学实验室和办公室外, 主要用于种子的短期、中期和长期保存。为使已经搜集保存的世界稻种资源能长久地发挥其为全球水稻研究服务的作用，1983年3月国际水稻所理事会议决定将水稻遗传资源计划改建为“国际水稻种质中心”（IRGC），广泛搜集南亚、东南亚、西亚、非洲和拉丁美洲的稻种资源，并开展形态农艺性状描述、遗传评价与利用等研究。截至2019年12月，IRRI水稻基因库拥有超过132 000份可用的种质材料，包括栽培稻、野生稻等种质［1］。此外，印度、日本、韩国、泰国、美国等国家及非洲水稻研究中心亦收集保存了不少稻种资源。

我国稻作历史悠久，是亚洲栽培稻的起源地、全球水稻遗传多样性中心和品种资源最丰富的国家之一。建国以来，我国先后于1952—1958年和1978—1982年组织开展了全国范围的农作物种质资源普查工作，共收集整理水稻品种资源50 000余份。2015年启动第三次全国农作物种质资源普查与收集行动。自该项目启动以来，我国新增收集水稻品种资源万余份。截至2018年12月，国家农作物种质长期库共保存水稻品种资源87 838份，其中野生稻资源6 694份；广州、南宁两个国家野生稻圃保存有稻属21个种共11 098份野生稻资源［2］，保存资源数量仅次于IRRI。近年来，我国稻种资源的收集保护在量和质两个方面均有长足提升，同时在利用基因组学开展稻种资源基础研究方面亦取得了重大成果。例如由中国农业科学院作物科学研究所、华大基因与国际水稻研究所共同完成了3 010份水稻资源基因组重测序项目，相关结果于2018年5月发表于Nature杂志［3］。

广东地处我国大陆最南端，光、温、热、水等自然条件优越，具有适合水稻生长的优良且多样的生态环境，孕育了丰富多样的稻种资源，是稻种资源收集保存、鉴定评价和创新利用研究的重要生态区。广东早在20世纪30年代就已开展稻种资源的收集和研究，是我国较早开展这方面工作的地区之一。本文主要对广东省农业科学院自建院以来的稻种资源研究工作进行回顾，并对今后工作提出一些思考和展望。

1 稻种资源收集和保存

1.1 栽培稻资源收集、整理和保存

广东栽培稻资源收集始于20世纪30年代，由丁颖主持开展广东地方稻种收集。建国以后，广东省先后参与了全国第一次、第二次、第三次以及重点农作物、重点地区等不同阶段的农作物种质资源调查收集。

50年代中期, 全国将要实行农业合作化,为了避免农家品种（地方品种）因推广优良品种而丢失,我国开展了第一次全国性农家品种的调查征集工作。广东收集保存地方稻种6 719份，占当时全国收集稻种4万份的1/6。

60年代初，广东省农业科学院成立，当时由丁颖主持的水稻生态研究室收集各类型代表品种8 000多份。1970—1972年，对原生态研究室和广东省农业科学院保留下来的15 000多份品种，分年分批进行了种植调查、核对整理、归并［4］。80年代初，根据全国补充征集稻种资源任务，广东省农业科学院水稻研究所（简称水稻所）对过去尚未进行收集的广东边远地区，如粤北山区及海南岛少数民族地区进行补充征集，收集稻种资源445份，其中海南陆稻375份。此后，1988—1989年，对重点地区海南各县的栽培稻种进行考察，收集稻种资源529份，其中水稻104份、陆稻425份。1998年夏秋两季对粤北的平远、龙川、和平、始兴、连平五县及翁源县的一个村的粮油作物种质资源进行了考察，收集粮油棉种质452份，其中粮食作物238份（水稻56份）、油料作物213份、棉花1份。2007—2012年，水稻所作为项目主持单位，组织本院作物、果树、蔬菜、环境园艺等研究所开展广东沿海地区抗旱耐盐碱优异性状作物种质资源调查收集，收集资源555份，其中水稻资源31份，经鉴定筛选出耐盐水稻资源13份，其中地方品种长毛谷耐盐性最强。2016—2019年参与第三次全国农作物种质资源调查收集、繁殖、鉴定等工作，收集、鉴定栽培稻资源200多份，野生稻资源26份。另外，注重引进国外的优良品种资源，尤其是引进低纬度国家的籼稻品种。自1981年以来,水稻所一直承担国际水稻研究所（IRRI）国际灌溉稻观察圃（IIRON）试验任务，也承担了几期国际优质香稻圃（IRFAON）的试验任务，通过试验观察鉴定,筛选了一批综合性状良好或有特殊性状的资源材料保存下来供进一步研究利用。2013年起因海关检疫等原因，此项试验被终止。截至2019年，水稻所已收集保存的国内外栽培稻资源18 800多份，资源数量位居国内前列。

1974年，原国家农林部决定对全国稻种资源进行系统整理，并编印稻种资源目录，委托广东省农业科学院牵头，连同江苏、北京、四川、吉林四省（市）农业科学院为主持单位。1976年5月在广州召开主持单位会议，确定了目录的格式和编入目录中的性状项目及记载标准。1977年开始水稻所先后参与编写出版中国稻种资源目录7册，收录广东省保存的栽培资源9 532份，包含广东省和外省地方稻种、国内育成品种及国外引进品种［5-8］。

种质安全保存是种质资源工作的重要环节。早期的种子保存方法比较简易，保存年限较短，需要频繁进行种植更新以保持种子的发芽力。为了妥善保存稻种资源，水稻所自1973年起租用冷冻厂的冷库贮藏水稻种子，把干燥的种子用铁皮箱密封包装置于-14℃的冷库中保存。1986年水稻所自行设计建造水稻种质中期库，容积27 m3，库温-10（±2）℃，种子保存年限为10～15年。中期库建成后将全部水稻资源种子转入该库保存。此后，陆续获得各级项目资助，种质资源的保存条件不断得到改善。2002—2004年获得广东省科技厅和广州市科技局共建生物种质资源库项目资助对中期库进行了完善，2005年6月“广东省生物种质资源库—水稻种质资源库”通过验收并正式挂牌。2011年水稻所自筹资金对中期库搬迁扩建至院白云基地，占地面积近50 m2，容积扩大至60 m3，进一步满足了水稻种质资源长期安全保存和种质资源工作不断发展的需要。2018年获广东省种质资源专项（省长专项）重点支持，对该库进行改造升级。目前，该库持续安全保存栽培稻资源18 832份。另外，从“七五”开始水稻所陆续繁殖栽培稻资源种子入国家种质库保存，累计达8 483份，并定期对中期库保存的种子进行活力监测和繁种更新，确保种子有足够的活力，为广东省乃至我国水稻育种、水稻产业发展和粮食安全提供种质保障。

1.2 野生稻资源收集、整理和保存

为了全面摸清我国野生稻分布，广泛收集野生稻资源，1978—1982年开展了全国野生稻资源普查搜集行动。由水稻所陈炜钦主持和组织广东省野生稻资源普查考察协作组，在全省（含当时隶属于广东省的海南地区）开展了历史上规模最大的野生稻资源普查、考察与搜集。全省原有108个县（市）全部进行了普查，参加普查的人数达21 733人。在这次普查考察中，共收集了3种野生稻种茎样本2 446份，其中普通野生稻2 155份、药用野生稻185份、疣粒野生稻106份，基本模清了全省野生稻资源的种类、分布和生态背景［4］。

1982—1989年，水稻所对封开、英德、肇庆、从化、增城、博罗、佛冈、惠州、惠阳、惠东等县（市）部分野生稻自然生境进行了考察和补充收集，收集野生稻种茎样本496份。发现原有的一些生境已不复存在。2000—2004年，对高州、英德、仁化、曲江、台山等县（市）的野生稻进行了考察和收集，其中在仁化县原有记载的全部生境及高州市、英德、曲江县等有大部分生境已找不到野生稻。在高州市镇江镇（原有记载但未收集样本）及台山市三合镇丰禄村（原无记载的生境）新收集普通野生稻样本176份。2005—2016年开展野生稻资源补充调查和抢救性收集，对广东普通野生稻自然生存状况进行实地调查。结果查明，目前广东共有 25个县（市） 尚存普通野生稻，尚有分布点118个，其中103个有历史资料记载，15个为本次调查新发现。根据历史资料统计，广东省原有普通野生稻分布点1 083 个，但截至目前野生稻已全部消失的分布点有980个，分布点丧失率90.49% ，呈现严重濒危的趋势。调查发现，造成野生稻大量消失的原因主要有垦荒造田、水利建设、城镇建设、养殖业发展、除草剂使用、环境污染和外来物种侵袭等。调查的同时，从118个点共收集1 371份种茎样本进行异位保存［9］。此外，1980年代初以来，通过多种渠道收集引进国外野生稻资源237份。

从“七五”开始，对广东省收集保存的野生稻资源在基本农艺性状鉴定基础上，按照全国统一编目格式进行整理和编目，目前已编目野生稻资源4 627份，其中收录已出版的《中国稻种资源目录》（野生稻种）和《中国稻种资源目录》（1988—1993）的资源 3 074 份［10-11］。

对收集的野生种质如何进行长期妥善保存是当时国内外有待研究解决的一个难题。1979—1985年间，广东省收集的野生稻种茎样本主要以大田种植方式保存。但该保存方法存在耗地、费工、易发生机械混杂等问题，必须研究提出更为可靠和实用的保存方法。1986年申请并获得“七五”国家科技攻关计划“多年生作物建圃保存技术研究”专题资助，拟建立野生稻圃对野生稻资源进行异地种植保存。水稻所梁能参与专题主持，并主持广东野生稻资源圃建立及其保存技术研究子专题。在保存技术研究成果和总结大田保存经验的基础上，广东野生稻资源圃于1990年建成通过国家验收，并挂牌“国家种质广州野生稻圃”。该圃位于广东省农业科学院内，占地面积4 468 m2，建圃之初保存野生稻资源3 017份。

该圃研发和采用的主要关键技术：（1）革新了旧的保存方法，用人工模拟的各种生态环境条件对不同野生稻种进行异地保存，分别设置普通野生稻、药用野生稻、疣粒野生稻、外引野生稻保存区，减少了异地环境的选择压力，提高了种质的存活性。（2）利用野生稻的多年生性和匍匐茎、地下茎茎节再生分蘖的持续性，入圃种质采用种茎无性繁殖更新技术，保持了种质的延续性和遗传完整性。（3）实行种茎盆栽保存为主，繁种入库保存为辅的双轨制保存法，提高了种质保存的安全性和管理效率，并降低了保存管理成本。“野生稻多样性异地建圃保存技术研究和利用”于1996年获得广东省科技进步一等奖。

随着广州城市建设的快速发展，野生稻圃周边生态环境发生了很大改变，对野生稻资源的安全保存造成威胁。为此，2003年水稻所申请并获得农业部项目资助，对国家种质广州野生稻圃进行迁扩建。2009年新圃建成启用，圃址位于广州市白云区广东省农业科学院白云试验基地内。新圃占地面积7 500 m2，圃内仍设置4个保存区。2018年在广东省农作物种质资源专项（省长专项）支持下，对野生稻圃进行了升级完善。截至2019年，入圃保存野生稻资源5 158份，以国内粤、琼、湘、赣、闽等省的3种野生稻为主，还有来自国外20多个国家和地区的19个野生稻种。

2 稻种资源鉴定和研究

2.1 稻种资源鉴定评价

种质资源鉴定评价是种质利用的前提和基础，只有通过鉴评获取更多的种质信息，才能更好地利用种质。对收集保存的栽培稻、野生稻资源持续开展了农艺性状、抗病虫性、抗逆性、品质等性状的鉴定评价。截至2019年，已对绝大部分保存的资源进行了主要农艺性状的鉴评，对大部分资源进行了抗性、品质的鉴评。

2.1.1 栽培稻资源鉴定评价 栽培稻资源评价鉴定的内容包括农艺性状、抗病虫性、品质性状等方面。

农艺性状鉴定：1960—1970年代，水稻所对收集的珠江流域、长江流域籼稻，华北、东北粳稻等稻种资源6 122份品种的主要农艺性状进行鉴定，记载的性状有品种类型、植株性状、穗粒性状等22项。1980年，对云南稻种1 132份品种进行了34项分类性状鉴定，并编印成品种目录。1981—1982年，对新引进的国外稻种资源1 979份品种进行了59项农艺性状的调查鉴定，并编成目录。经评价、筛选，选出优质抗病资源外选35提供育种利用。“七五”期间，对广东、海南地方稻种，选育品种、国外品种、部分台湾稻种、西藏稻种共8 000多份品种进行了43项性状的调查鉴定和编目工作。

抗病虫性鉴定：1979—1981年，与本院植保所合作进行稻瘿蚊抗性鉴定。鉴定了不同地区、不同类型的水稻品种5 157个，筛选出抗稻瘿蚊品种97个，其中高抗的有58个，这些抗虫品种基本上是广东的晚籼品种［12］。“七五”期间与本院植保所合作对广东地方稻种资源进行了稻瘟病、白叶枯病、褐稻虱、白背飞虱的抗性鉴定,共鉴定品种18 037份次，筛选出高抗－抗稻瘟病品种45个、高抗－抗白叶枯病品种45个、高抗－抗褐稻虱品种63个、高抗－抗白背飞虱品种143个，其中还有双杭、三抗的品种资源，有的作为育种亲本材料利用，已发挥较大作用［13］。

品质鉴定：测定3 096份广东地方稻种的出糙率、精米率、蛋白质、赖氨酸、直链淀粉、支链淀粉、总淀粉含量、糊化温度、胶稠度等9项品质性状。研究表明，糙米蛋白质与赖氨酸含量呈显著正相关，而与总淀粉含量呈极显著的负相关。在测试的籼粘品种中也有不少品质优良的偏才，蛋白质含量≥13.9%和赖氨酸含量≥0.55%的或兼有软胶稠度，低直链淀粉的品种，可供育种研究利用［14］。对189份水稻种质材料进行了糙米铁含量的分析,从中筛选得到1份糙米铁含量高达52.65 mg/kg的珍贵富铁栽培稻种质,并对于该种质的研究及利用价值进行了初步探讨［15］。

2.1.2 野生稻资源鉴定评价 对野生稻资源进行了形态特征和生物学特性、抗病虫性、抗逆性、雄性不育性、稻米品质等鉴定评价。

形态特征和生物学特性的观察鉴定：1981—1985年，对收集的2 000多份野生稻样本分批进行种植，对其形态和生物学特性进行观察鉴定，调查项目及记载标准参照国际水稻所和中农院品资所制定的有关标准。调查性状数达60多项，包括生物学特性、茎叶形态、穗粒性状等。

抗病虫性鉴定：1982—1990年，水稻所与本院植保所合作，对广东（含海南）野生稻进行了四病（稻瘟病、白叶枯病、细菌性条斑病、纹枯病）四虫（褐稻虱、白背飞虱、稻瘿蚊、三化螟）的抗性鉴定，鉴定材料累计达16 652份次，筛选出抗性种质2 305份［16-23］。1992—1993年，对非AA染色体组型野生稻12个种1 085份次种质进行了白叶枯病和褐稻虱抗性鉴定。其中白叶枯病鉴定556份种质，获得抗病种质442份，其中高抗的6份，抗病的80份，中抗的356份；褐稻虱鉴定529份种质，抗性种质达509份，其中高抗的为382份，抗级的为83份，中抗的为44份。同时获得10个种69份既高抗或抗褐稻虱，又兼抗白叶病的双抗种质［23］。2004—2005年，对108份高州普通野生稻样本进行了稻瘟病抗性鉴定,经过初鉴和复鉴,筛选出抗级为2～3级的抗病样本3份;利用我国稻瘟病菌5个菌群7个生理小种22个菌株对初鉴表现中抗的2份种茎样本B35和C1的各2个F1单株进行苗期抗谱测定,获得全群抗性频率分别达到86.36%和81.82%的材料各1份［25］。

抗逆性鉴定：对广东、海南野生稻的耐寒性、耐旱性、耐涝性、根系泌氧力进行了鉴定，鉴定材料累计达6 427份次，筛选出抗性种质758份［26-29］。

野生稻雄性不育性的观察鉴定：水稻所采用花粉染色镜检法，对广东、海南普通野生稻雄性不育性进行了观察鉴定。累计鉴定普通野生稻种质1 050份，从中鉴定出花粉不育度50%以上的雄性不育种质294份，占总样本数的28.1%。其中100%败育的有24份，接近完全败育（99%～99.9%不 育） 的12份，90.0%～98.9%不 育 的35份，80.0%～89.9%不育的40份，70.0%～79.9%不育的39份，60.0%～69.9%不育的56份，50.0%～59.9%不育的89份。

野生稻稻米品质的评价分析：水稻所分析了1 842份普通野生稻的稻米外观品质，结果表明，不少普通野生稻稻米外观品质符合优质育种的要求。米粒长度为5.86（±0.36）mm，变幅为4.2～7.5 mm，其中6.61～7.50 mm的长粒样本有35份，5.51～6.6 mm的样本有1 466份，小于5.5 mm的样本341份；米粒长宽比为3.11±0.36，大于3的样本有1 009份，2.1～3.0的样本有830份，1.1～2.0的样本仅有3份。分析结果显示，普通野生稻的稻米多为无垩白或少垩白类型，其中完全无垩白的样本有1 063份，垩白面积小于20%的样本有642份，大于20%的样本仅有137份。

“七五”至“八五”期间，水稻所对国内1 752份普通野生稻、104份药用野生稻及国外172份野生稻共2 028份野生稻种质的稻米蛋白质含量进行测定分析，结果1 752份普通野生稻蛋白质含量平均值为12.9%，变幅为8.5%～17.9%。其中蛋白质含量大于15%的样本有99份，12.0%～15.0%的样本有1 085份，8.0%～12.0%的样本有568份。104份药用野生稻蛋白质含量平均值为18.1%，变幅为12.8%～22.3%，含量＜14.1%的样本6份，14.1%～18.0%的样本30份，18.1%～20.0%的样本61份，＞20.0%的样本7份。测定的172份国外野生稻中，蛋白质含量变幅为8.7%～21.1%，其中含量在15.0%以上的样本有47份［30］。

2.2 稻种资源亲缘关系及分类研究

2.2.1 利用酯酶同工酶研究稻种的亲缘关系1978—1986年，钱咏文等［31-32］利用酯酶同工酶分析方法研究稻种的亲缘关系，结果表明：华南的籼稻特别是晚籼与野生稻的亲缘关系最密切；不同类型品种酶谱有差异，典型的籼稻及陆稻酯酶酶谱较复杂、类型较丰富，典型粳稻的酶谱较简单，籼粳栽培稻品种大多数有籼、粳特征酶带；光壳品种是热带山地气候环境下较早分化出现的粳稻类型；从酯酶酶谱反应等特性分析，非光壳陆稻与光壳陆稻十分相似，亦可归入粳稻类型，非光壳陆稻与普通籼稻的相似系数比光壳陆稻大，可见非光壳陆稻的产生不会迟于光壳陆稻；在普通野生稻中，已存在向籼或向粳分化的遗传基础，我国的籼、粳稻均源于我国的普通野生稻。

2.2.2 我国热带山地稻种类亲缘的探讨 1981—1983年，钱咏文等［33］通过对我国热带山地稻种与我国普通籼、粳杂交共186个组合的杂交F1结实率的分析研究，得出以下结果：（1）云南稻种中粳与粳、籼与籼、籼与粳杂交F1的结实率均较高，且差异不大，云粳（陆）这类品种在形态上不易归属典型籼或粳，但与普通籼、粳亲和性好，在籼、粳分化中占一定的位置。（2）云南、海南、台湾的光壳陆稻品种与粳稻杂交的亲和性较好，云南光壳品种与籼、粳关系密切，可认为属于分化较早的光壳品种类型。（3）系统发育是分支分化与阶段变化的纵横交潜过程，云南稻种纵向分化产生了籼、粳，由于品种分布和海拔高度的不同，存在一定程度的隔离和性状差异，横向分化产生了云粳（陆）与光壳品种。云南各类稻种熟期的多样性，特别是从较原始类型分化出感温性强的早熟类型，是纵向分化过程的先锋者。

2.2.3 稻米B族维生素含量的研究 钱咏文等［34］选取不同类型的25个水稻品种测定其维生素B1、B2的含量，研究表明：维生素B1含量在品种类型内存在差异，白米含量高于红米，一些产量较高的优质品种B1的含量也较高，可见水稻品种的高产优质与高维生素B1含量是可以取得协调的；稻谷经贮藏后，维生素B1、B2的含量都有下降，但采用充氮处理，能有效地保存B族维生素的有效成分。

2.2.4 广东普通野生稻细胞质型差异的研究

1987—1991年，水稻所梁能等通过用栽培稻对野生稻连续回交核置换，创制了回交8～10代的野质栽培核杂种190个，从中鉴定出新质源雄性不育系统73个，其中全不育系统52个，高不育系统21个。从质核互作类型初步分析，其中野质汕核互作型14个，野质莲核互作型21个，野质异核互作型19个。由此表明，73个雄性不育系统的野生稻细胞质与栽培稻细胞核的互作关系在育性方面表现出极大的差异；证明了野生稻细胞质的遗传分化和遗传多样性存在的真实性；证明了普通野生稻细胞质对栽培稻的花粉发育普遍具有抑制效应。从而得出另一个结论：不论是雄性不育还是可育的普通野生稻，其细胞质与栽培细胞核互作，均有可能出现雄性不育性。其实践意义在于，在新质源不育系选育时，对野生稻材料的选择不必局限于雄性不育材料，花粉可育的野生稻同样可以提供雄性不育新质源。

2.2.5 广东普通野生稻种群分类研究 1994—1997年，梁能等在对广东省有代表性普通野生稻小生境进行考察以及对野生稻遗传变异、遗传多样性进行研究的基础上，采用形态分类、数量分类及同工酶分类等方法对我省普通野生稻进行了种群分类研究，获得了相关研究结果［35］，对于野生稻的进一步研究和利用具有一定参考和指导作用。

2.3 野生稻资源诱变及组培研究

2.3.1 野生稻辐照诱变研究 1992—1995年，潘大建等［36］用60Coγ射线对17个野生稻种共53份材料和8个栽培稻地方品种的种子作3种剂量的辐照处理，结果表明，种子发芽率和成株率与不辐照种子相比有变异，且变异大小与辐照的剂量有关。初步研究结果表明，不同野生稻种辐照诱变的有效剂量是不同的，辐照诱变对改良野生稻一些不良性状，促进野生稻向栽培稻方向进化有一定效果。深入开展野生稻辐照诱变研究，对创造更多野生稻新种质，加速野生稻的利用，以及对研究稻种的进化将有重要的现实意义。

2.3.2 疣粒野生稻幼胚培养研究 1992—1993年，范芝兰等［37］采用3种培养基对9份疣粒野生稻样本开展幼胚培养研究。结果9份材料幼胚在A培养基上培养均获得绿苗，成苗率为50.0%～100%；有5份材料幼胚在B培养基上获得绿苗，成苗率为22.2%～66.7%。在C培养基上，部分幼胚发芽但不长根，诱导出愈伤组织，但不能形成完整健壮的植株。追踪观察结果表明，基因型可能不是影响成苗率的主要因素，材料的接种方式明显影响幼胚萌动的快慢。幼胚侧置于培养基上，与培养基接触良好，培养3 d后即可发芽。盾片与培养基接触，胚端暴露于培养基上，离培养基较远，需培养6 d后才能萌动；胚端与培养基接触，若插入较深则不能萌动。

2.3.3 野生稻与栽培稻杂种后代花药培养研究 1992—1995年，吴惟瑞等［38］选用4个野生稻种的11个系统与9个栽培稻品种组配了15个杂交组合，对其杂种后代开展花药培养研究。选用5种诱导培养基和3种分化培养基对杂种F2、F3、F4代植株的花药进行培养，结果表明，不同培养基培养的效果不同，不同的诱导培养基与不同的分化培养基配合使用，绿苗分化率差异较大。不同组合平均出愈率和绿苗生产力差异较大，同一组合的不同单株间培养力差异也很大。野栽杂种后代花药培养以采用F3、F4代植株的花药较好，由于外植体已经过多个世代的综合目标的筛选，花培植株多带有野生稻的有利性状如抗性等，不良野生性状则较少，因此，花培植株入选的机会也相对较高，从而提高了野栽杂种后代花培育种的效率。该研究为野生稻有利基因的利用探索出了一条有效途径

2.4 稻种资源遗传多样性、核心种质及基因挖掘研究

2.4.1 稻属不同物种的随机扩增多态性DNA（RAPD）分析 1997—1998年，范芝兰等［39］应用RAPD方法对稻属11个野生种和1个栽培稻种共45份材料进行了多样性分析。37个引物共扩增出368条带，多态性带347条，占总扩增带的94%。采用DT软件，用UPGMA法进行聚类分析，结果供试的12个物种共分为三大类群：CCDD、BBCC、BBCC染色体组归为一大类群，AA染色体组和GG染色体组各为一群。在第一大类群中，斑点野生稻并非同一物种样本优先聚类，揭示出该物种的染色体倍数水平的差异。从RAPD数据分析聚类图可看出栽培稻品种内的遗传距离及与野生稻种间的遗传关系，可为水稻杂交育种亲本选择提供参考。从RAPD分析对样本间多样性程度的评价可以作为核心种质选择的依据，为核心种质的保存研究奠定基础。

2.4.2 稻种资源遗传多样性研究 遗传多样性（Genetic diversity）在广义上是指种内或种间表现在分子 、细胞、个体3个水平上的遗传变异度,狭义上则主要是指种内不同群体和个体间的遗传多样性或遗传多态性程度。从某种意义上来看，一个物种就是一个独特基因的多样性。种内的变异程度决定其进化的潜力 ,所有的遗传多样性都发生在分子水平。自然界中存在的变异主要源于突变的积累。这些突变都经过自然选择，一些中性突变通过随机过程整合到基因组中形成丰富的遗传多样性。遗传多样性是生命进化和适应的基础,种内遗传多样性越丰富，物种对环境变化的适应能力也越大。遗传多样性还与物种活力、繁育能力有着密切的关系［40］。

我们利用24对SSR引物比较了来自广东高州、江西、福建、云南等地区及东南亚不同国家共计240份普通野生稻材料的遗传多样性，结果表明,高州镇江镇朋山村（陂头洞）野生稻应该是高州野生稻的一个遗传分化中心和遗传多样性中心，高州野生稻很可能是广东普通野生稻、华南普通野生稻和中国普通野生稻最大的一个遗传分化中心和遗传多样性中心［41］。

以国家作物种质库编目的2 974份广东地方稻种为研究对象，其9个品质性状数据为基础，研究了广东地方稻种品质性状的区域分布特点，并对总体和不同稻作区品质性状多样性进行比较分析，同时对部分生态因子与品质性状的相关性进行了初探。结果显示，广东地方稻种资源品质性状具有丰富的多样性。研究结果充分说明，广东地方稻种中具有优异品质性状资源的利用对改良现有稻米品质和拓宽遗传基础具有十分重要的意义［42］。

我们利用32对SSR引物对来自全部7个自然居群的217份广东高州普通野生稻（简称“高野”）材料进行遗传结构、多样性和遗传聚类分析，结果表明,高野群体的遗传差异是由居群内和居群间的遗传分化共同作用的结果，认为遗传多样性最大的B居群和E居群以及遗传分化最小的C居群应作为重点对象进行保护［43］。进一步对高州普通野生稻研究表明，高州普通野生稻表型多样性丰富, 在水稻育种中具有重大利用价值, 亟待对其进行更深入系统的发掘研究［44］。

这些遗传多样性的研究表明，高州普通野生稻具有丰富的遗传多样性，可以重点保护并优先研究利用；广东地方稻种资源品质性状具有丰富的多样性，可以为优质稻选育提供优异的亲本材料。

2.4.3 稻种资源核心种质研究 1984年,Frankle［45］首次提出“核心种质（Core collection）”的概念，指用一定的方法选择整个种质资源最小的份数代表最大的多样性, 未包含于核心种质中的种质材料并不被遗弃, 而是作为保留种质（Reserve collection）, 从而方便于种质的保存、评价与利用。

以217份高州普通野生稻保存材料为对象, 结合按居群分类和系统聚类选择的方法, 通过多重比较认为20%为最佳取样比例, 从中筛选出43份材料作为应用核心种质。高州普通野生稻应用核心种质的筛选为该资源的高效研究利用奠定了良好的材料基础［46］。

根据核心种质理论, 以表型调查数据为基础，按照丁颖水稻分类体系与系统聚类取样相结合的方法，并通过多重比较确定了适宜的取样规模，最终从4 020份华南地方稻种中筛选出436份材料构建了初级核心种质, 中选比例10.8%。结果表明，所选初级核心样品很好地代表了原种质的遗传多样性和变异幅度［47］。

我们利用核心种质研究，构建了990份包括AA基因组（普通野生稻、尼瓦拉野生稻、亚洲栽培稻、短舌野生稻、长雄蕊野生稻、非洲栽培稻、南方野生稻、展颖野生稻）、BB基因组（斑点野生稻）、BBCC基因组（小粒野生稻、马拉姆野生稻）、CC基因组（药用野生稻、紧穗野生稻、根茎野生稻）、CCDD基因组（阔叶野生稻、大护颖野生稻、高秆野生稻）、EE基因组（澳洲野生稻）、FF基因组（短花药野生稻）、GG基因组（疣粒野生稻）和HHJJ基因组（马来野生稻）等稻属21个种的核心种质材料，同时构建了490份上述稻属材料的微核心种质，以便于后续基因组学和代谢组学研究。

2.4.4 稻种资源基因挖掘研究 利用由糙米蛋白含量高达14.55%的广东省农家品种三春种配制的BC1群体进行糙米高蛋白基因的QTL定位,定位到6个糙米蛋白基因的QTL［48］。

以广东高州野生稻为供体亲本,在栽培稻粤香占的遗传背景下构建了一套高代回交 BC3F1群体,利用AB-QTL分析法对谷粒外观性状和粒重进行QTL分析,结果表明粒长、粒宽、粒长宽比和粒重4个性状共检测到23个QTL,与现有的以普通野生稻为供体的相关研究比较,该研究所定位的基因数目较多,表明高州野生稻亟需研究利用［49］。

源宝占是水稻所利用高州野生稻创新的种质，经鉴定，源宝占为稻瘟病广谱抗性材料。以源宝占与粤香占进行杂交，利用群体分离分析法（BSA）结合隐性群体分析法（RCA）将此基因定位于标记RM136与 RM549之间［50］。

通过对250份地方稻及野生稻材料进行耐盐性鉴定，筛选到1份耐盐性很强的栽培稻资源长毛谷。将强耐盐材料长毛谷与不耐盐材料浙福802杂交创建遗传群体，通过BSA-seq测序分析将耐盐候选区间确定在1号染色体上［51］，并在基因挖掘方面做了一些有益的探索。

2.4.5 稻种资源指纹图谱研究 DNA指纹图谱（DNA fingerprint） 是指某一品种具有的区别于其他品种的特异DNA片段，其表现方式为一系列电泳图谱的差异。DNA分子标记绘制的品种指纹图谱与人的指纹一样具有个体特异性,能快速（数小时或数天）、准确鉴定品种或品系,为作物育种和种子管理提供了极大便利［52］。

近年在“广东省农作物种质资源库（圃）建设与资源收集保存、鉴评”项目的资助下，对990份稻属核心材料进行了重测序，获得了127万个单核甘酸位点变异（SNP），通过生物信息学分析初步找到了384个SNP可以作为指纹图谱用于区分不同品种（未发表）。后续在经费允许的情况下，给我们保存的24 000余份稻属材料量身定做分子身份证，以便于充分保护这些宝贵材料。

2.4.6 稻种资源代谢组学研究 代谢组学是指在整体水平上研究生物体的代谢物，是对某一生物、组织或细胞中的所有低分子量化合物进行定性与定量分析的一门学科。代谢组学以指标分析为基础，高通量检测为手段，通过研究生物体内代谢物的种类与数量及其变化规律来阐述机体在正常生命状态下及环境变化后的代谢过程［53］。利用代谢物的差异来挖掘代谢途径及其调控机理，对于提高植物对环境胁迫的适应性、提高作物产量，并改善食物品质有着至关重要的作用［54-56］。

近年在“广东省农作物种质资源库（圃）建设与资源收集保存、鉴评”项目的资助下，为了研究稻属材料代谢组的自然变异，我们利用基于LCMS/MS的广泛靶向代谢组学技术构建了490份稻属微核心材料的特异代谢组库。此外，结合多反应监测模式对490份稻属自然群体材料中的3 367种代谢产物进行了定性定量研究。利用代谢物全基因组关联分析的方法，已初步筛选到7个候选基因（未发表）。

3 稻种资源创新与利用

广东稻种资源在水稻育种上发挥了重要作用。据不完全统计，新中国成立以来，广东省利用优异稻种资源选育水稻优良品种达1 000个以上，其中1978年实行品种审定制度以来至2014年全省育成并通过广东省农作物品种审定委员会审定的品种达586个，有32个品种还通过国家农作物品种审定委员会审定［57］。迄今，水稻研究所利用优异稻种资源育成的推广面积超66.67万hm2的品种有31个。

3.1 栽培稻资源的创新与利用

3.1.1 直接利用 1950年代收集整理广东地方品种后，评选出169个良种在全省推广种植，1957年推广良种面积达180多万hm2。主要推广品种有南特16、暹黑7、白谷糯16、珍珠早、白壳矮、晚白占、华南15等，其年推广面积均在4万hm2以上。推广的耐肥高产品种有白壳矮、塘埔矮、石脚矮等；优质品种有丝苗、齐眉、马坝油占、华南15等；耐浸品种有深水莲、夜公、苏赤、味水赤等；耐咸品种有咸稳、咸蕴等；抗病品种有鸡对伦、玻璃占、夜花占等；矮秆品种有矮仔占；抗寒露风可闭花授粉品种有大刚占。

3.1.2 在育种中利用 丰富的种质资源是选育新品种及创造育种材料的基础。1950年代征集的矮仔占是引领水稻矮化育种最重要的矮源，引发了“第一次绿色革命”。以其作亲本衍生了一大批品种，1976年在广东种植的矮仔占衍生品种有130多个。本所利用感光性强的资源东秋播、2150等品种与感温性强的矮秆品种杂交，育出了适应晚造种植的感光性较强的矮秆品种，在此基础上又育成感光性弱的早晚兼用型的品种，使晚稻增产基因的利用有了较大的进展。

在1960年代中期开始的以改造株型、加强抗性为目标的生态育种中，稻种资源起了重要作用。如利用矮秆、多蘖、抗病力强的矮种水田谷，抗性强的秋长3、竹印2、2150等，根系发达、耐旱、耐浸的大金风，抗稻瘟病的鸡对伦等种质资源，育成了一批丰产性、抗病性好，株型较理想的品种。

国外稻种资源的利用对水稻生产及选育突破性的高产、优质、抗病虫的新品种亦起到重要作用。早期收集的资源，直接应用于生产上的有安南占、暹罗仔、丝线占、玻璃占等种植年代久远的品种，其中玻璃占是水稻白叶枯病的重要抗源。1950年代以来各级农业部门重视引种工作, 通过各种途径引进国外水稻品种资源，广东省农科院水稻研究所中期种质库现有保存的国外水稻品种资源近5 000份。其中直接用于生产上的有IR8、IR661、IR24、小家伙等。在育种上起重要作用的有矮仔占、花龙水田谷、矮种水田谷、Blueberry、Centurry、Patna231、IR20、IR24、小家伙等。1981以来，从外引资源中筛选出IR9965-48-2、IR37704-131-2-1-3、Lemont、IR54等优良种质用于常规稻、杂交稻品种选育，育成了一大批优良品种在生产上应用。七桂早、七山占、粳籼89、黄华占、美香占2号、汕优3550等等著名的品种均含有外引品种的血缘［58］。

3.1.3 应用新技术进行种质改良和创新 水稻所精选长丝占、3550、特青、特三矮等水稻品种干种子于1996年10月20日至11月4日搭载返回式卫星进行太空诱变处理，首次开始探讨通过太空诱变技术对供试品种进行改良。2002年底又选用了香米、红米、黑米、糯米等10个品种材料搭载神州4号飞船再次进行太空诱变试验。从太空诱变后代中选育出粤航1号、粤航8号，航香糯等比原亲本优良的新品种（系）［59-60］。试验表明，太空诱变技术具有优良变异多、变幅大、稳定快等特点，是培育高产、优质、早熟、抗病农作物新品种、新种质的一条新途径。

3.2 野生稻资源的创新与利用

3.2.1 野生稻在常规稻育种中的利用 广东省早在20世纪20年代，就已经由丁颖教授开始野生稻的育种利用研究。他利用广州普通野生稻与栽培稻的自然异交后代，选择出无芒直生、育性稳定的系统，表现生长旺盛，对不良环境适应性强，产量较高，定名为中山1号。这是我国人工选育的第一个带有野生稻血缘的品种。该品种后来经过不断系统选育和杂交，衍生品种达85个之多，其中有些品种是两广地区各时期的当家品种，种植时间已有50多年历史，为华南地区创造了巨大的社会经济效益。

1980年代开始，水稻所在开展野生稻建圃保存技术研究的前后，已把野生稻的利用研究摆到重要的位置，与省内有关地、县市育种单位如湛江地区农科所、增城市农业局、澄海市农科所、博罗县农业局、佛山市农科所等单位开展野生稻资源育种利用研讨，达成共识，开展协作研究，先后育成了一系列品种和品系，古今洋、桂野占2号、3号、10号、野澳丝苗、铁野、六生糯、晚野占、三元占92号、野清占3号、粤野占2号、粤野占5号等。

1996—1999年，水稻所以野澳丝苗（含有增城野生稻血缘）、IR66、香A（含有印度香稻品种MR365的血缘）为亲本杂交选育出优质香稻新品系香丝苗126，该品系饭味极佳，是优质配方米品种之一。台山市农业科学研究所与广东省农业科学院水稻研究所利用香丝苗126/象牙软占培育出优质米新品种象牙香占，于2006年通过广东省农作物品种审定委员会审定。该品种在2018年首届国家优质稻（籼稻）品种食味品质鉴评中获得金奖十大品种第二名，成为广东丝苗米产业联盟的主导品种。

3.2.2 野生稻资源在杂交稻育种中的利用 从1985年开始，水稻所与湛江杂优研究中心合作，在开展野生稻细胞质型差异研究的基础上，开展不同细胞质源雄性不育性的利用研究。1992年育成了矮秆、花时正常、花粉不育率及不育株率达100%，不育性稳定，柱头外露率45%以上，既不同于红莲型不育系，又有别于野败型不育系，而且恢复谱较广的S8048-珍汕97A和S1102-珍汕97A两个新质源不育系。同期，湛江农业专科学校利用野生稻S9028的胞质，以8508〔（谷籼×双竹占）×西B〕连续回交，选育出花粉不育率和不育株率100%的东A不育系。以早、中、迟熟恢复品种与之测交，F1均表现早熟显性，是较易配制早熟强优系列新组合的不育系。

1990年代中以来，水稻所选用9个经连续回交核置换含有普通野生稻不同细胞质源的雄性不育株系,与优质为主、兼抗病虫和经济性状优良的栽培稻品种进行回交转育,培育出一批优异新质源不育材料。这些新质源不育材料的不育性稳定,柱头外露率高,且具有优质、抗病虫或优质、经济性状良好的优点。其恢复谱较广,较容易配制出早熟、米质优、抗性好、产量高的强优组合,是杂交稻开发利用有较好前景的新质源材料［61］。

水稻所用含有广东野生稻亲缘的优质常规稻种质增城丝苗－8选与三系保持系五丰B进行杂交，经多年系谱选择后与具广东野生细胞质源的不育系1070A 测交和回交，育成新质源早籼稻不育系盛世A。该不育系具有稻米品质较好、配合力强、抗病性好和综合农艺性状优良等特点，于2010年7月通过广东省专家技术鉴定。所配组合盛优668、盛优8号和盛优568在广东省早稻区试中表现丰、抗、优协调，于2011年1月通过广东省品种审定［62］。后续又育成盛优盛优199、盛优76、盛优145等多个杂交稻新组合，已在生产上应用推广。此外，江西天涯种业有限公司和江西农业大学农学院利用盛世A育成了新的不育系昌盛843A，并已育成通过品种审定的杂交稻组合昌盛优粤农丝苗。

广东海洋大学等利用水稻所提供的野生稻雄性不育细胞质源S7002作为细胞质供体，育成新质源不育系湛A［63］，再利用湛A组配成杂交稻新组合3个（湛优1018、湛优226和湛优2009），其中湛优1018通过海南省品种审定，湛优226和湛优2009通过广东省品种审定。

3.2.3 非AA染色体组型野生稻的利用 非AA染色体组型野生稻与普通野生稻等AA型野生稻相比，其抗性更多、更广、更强，但由于染色体组不同，与栽培稻杂交利用存在的困难也更大。为了探讨非AA染色体组型野生稻利用途径，从“八五”时期开始，水稻所以籼稻不育株或常规品种为母本，以非AA型野生稻为父本进行人工杂交，结合幼胚离体培养技术开展非AA型野生稻的利用研究［64］。先后获得了阔叶野生稻、药用野生稻、小粒野生稻等非AA型野生稻与栽培稻的杂种后代，并从中鉴定选育出带有野生稻抗性的株系或品系。为非AA型野生稻的利用提供了较为有效的途径。其中利用籼稻不育株与阔叶野生稻杂交无需经幼胚离体培养而直接获得杂种，其F1可自交结实并具有褐稻虱抗性，经过对杂种逐个世代的抗虫筛选及结合矮秆、优质、抗白叶枯病等综合目标的同步选育，最终育出高抗褐飞虱兼中至高抗白叶枯病、矮秆、大穗、优质的新品系，这是迄今效果最好的稻属种间异源抗性转移方法。

3.3 稻种资源分发利用与研究成果

稻种资源工作是一项基础性、公益性、长期性工作。稻种资源收集保存的最终目的是为了利用，尤其是提供水稻育种和生产利用，以确保粮食安全。因此，我们一直十分重视种质资源的分发利用，而且成效显著。据不完全统计，“十五”以来向国内高校、科研机构、育种等单位提供栽培稻、野生稻资源累计近6 000份次，为其开展水稻育种、相关基础研究提供了种质支撑，充分展现了种质资源公益性作用。其中2015年至今，向26个单位和水稻所有关研究室提供栽培稻资源1 283份次，向32个单位提供野生稻资源1 615份次，满足了利用者开展各类科研项目或研究生论文试验等研究对种质材料的需求。研究人员从野生稻、栽培稻种质中挖掘出许多珍贵的有利基因，如优质、抗病虫、抗逆和细胞质雄性不育等基因，在水稻品种改良和新品种选育中发挥着重要作用。

“六五”以来，水稻所在稻种资源保护和利用方面取得了较好成果，发表相关研究论文100多篇，获得各级科技成果奖24项，其中省部级以上奖励17项，包括国家科技进步二等奖1项（中国野生稻种质资源保护与创新利用，2017），国家科技进步三等奖3项（广东普通野生稻种质资源抗性鉴定，1988；国外水稻种质资源主要农艺性状和抗三病二虫鉴定研究与利用，1988；中国稻种资源繁种鉴定评价与利用，1998），国家自然科学四等奖1项（粳型稻种的起源及耐旱性与耐冷性，1993），广东省科技进步一等奖1项（野生稻多样性异地建圃保存技术研究和利用，1996）、二等奖1项（广东普通野生稻种质资源抗性鉴定，1987）、三等奖5项、四等奖1项，农业部一等奖1项（全国野生稻资源的普查、考察和搜集，1981）、二等奖2项（国外水稻种质资源主要农艺性状和抗三病二虫鉴定研究与利用，1984；中国稻种资源繁种鉴定评价与利用，1997）、三等奖1项。

4 启示与展望

广东省农业科学院稻种资源研究经过数十年、几代人的努力，建立了较完善的种质保存设施和研究体系，收集保存了丰富的种质资源，为广东水稻育种事业和水稻产业的持续发展奠定了良好的物质基础和技术保障。回顾过去，展望未来，稻种资源研究工作虽然取得了一定成绩，但仍存在一些问题与不足：一是收集保存的资源大部分是国内资源，国外资源较少，尤其外引野生稻资源更少。由于过关检疫原因，一直延续了多年的IRRI国际灌溉稻观察圃（IIRON）试验2013年起已终止，从而失去了这一引种途径；二是部分资源只进行了农艺性状鉴定，抗性、品质的鉴定有待加强；三是优异基因的挖掘和利用研究还比较薄弱；四是资源的有效利用率有待提高。随着时代的进步和现代农业的发展，农业种质资源的保护和利用越来越受到国家和地方政府的高度重视。2020年2月，国务院办公厅发布了《关于加强农业种质资源保护与利用的意见》，进一步指明了种质资源工作的目标和方向。以该意见为指导，拟从以下几方面着手继续做好稻种资源工作，力争创造更多更丰硕的研究成果。

4.1 以需求和问题为导向，统筹开展稻种资源各项工作

在资源安全保存的基础上，根据新时期农业农村发展和乡村振兴需求，做好种质资源为三农服务的工作。把收集、鉴评稻种资源的着眼点转向以资源的品质、抗性为主，包括外观品质、营养品质、加工品质和商品品质以及抗病虫性、抗逆性及低碳环保特性等。收集、引进优质抗性好的资源，鉴定筛选特色资源（如有色稻、香稻、功能稻等），提供水稻育种和生产利用，以满足人们日益增长的对优质、绿色、健康食物的需求。

4.2 加强种质鉴评和创新研究，促进稻种资源有效利用

对优异种质尤其是外引品种资源、地方品种资源、野生稻资源应加大力度开展深入鉴评、种质创新、基因挖掘等研究，为水稻育种提供更多可有效利用的优异种质。水稻外引资源尤其是来源于东南亚国家的籼稻品种，含有优质、抗病虫等优异性状，其生态适应性很适合广东的生态环境。因此外引资源一直是广东水稻特别是优质稻品种选育和改良的重要亲本资源。应充分利用各种可能途径继续引进这类优异资源，并对原有和新引进的资源加强品质、抗性的鉴评及创新利用研究，促进优质资源有效利用。

4.3 多学科、多组学相结合，加快优异基因挖掘和利用

对990份稻属核心种质材料继续进行产量、品质、抗病虫和抗逆性等的多年鉴定，获得这些材料在产量、品质以及抗性方面的大量数据，结合表型组学研究，进一步提高这些数据的准确性和获取这些数据的效率；与此同时，利用基因组学、转录组学、蛋白组学和代谢组学四大组学以及基因编辑技术，对这些材料在产量、品质以及抗性方面表现出的优异基因进行深度挖掘。一方面，通过多组学及相关技术的研究探索从资源材料中批量克隆这些基因并进行功能验证的可行性，对这些优异基因在水稻生长发育过程中的机理进行明晰；另一方面，对这些基因申报专利，在其紧密连锁的功能区设计功能分子标记，将这些分子标记提供给育种家，利用分子标记辅助选择的方式在育种中利用。在提供社会效益的同时创造可观的经济效益，使得稻种资源研究再上一个新的台阶。