2018年度水稻产业技术发展报告
(国家水稻产业技术体系）
一、国际水稻生产与贸易概况
（一）生产
根据联合国粮农组织（FAO）《作物前景与粮食形势》报告，2018年全球稻谷产量达到733亿吨左右，比2017增产1 000万吨，增幅13%，再创历史新高。主要原因是亚洲主产国印度、巴基斯坦、泰国、越南等水稻生长期间气候条件总体有利，普遍呈增产态势；部分拉丁美洲和加勒比国家水稻生产形势也较好，马达加斯加受强降雨影响产量下降。
（二）贸易
2018年世界大米进口总量达到4 526万吨，比2017年减少212万吨，减幅45%；出口总量4 811万吨，比2017年增加78万吨，增幅16%。在主要出口国家中，印度出口1 250万吨，比2017年增加30万吨；泰国出口1 030万吨，减少40万吨；越南出口700万吨，增加30万吨；巴基斯坦出口425万吨，减少5万吨。预计2018年世界大米库存量达到16 325万吨，比2017年增加157万吨，增幅10%；库存消费比为333%，比2017年提高06个百分点。
（三）市场
2018年国际大米市场大幅波动，价格先涨后跌。以泰国含碎25%大米FOB价格为例，2018年全年均价为每吨4116美元，比2017年均价上涨295美元，涨幅为77%。分月具体走势，市场价格先是快速上涨至4月的每吨443美元，随后快速下跌，至7月跌至每吨387美元，比4月大跌126%；8月开始，大米价格持续小幅震荡，12月每吨390美元，比2017年同期下跌70美元，跌幅为18%。
二、国内水稻生产与贸易概况
（一）生产
2018年，全国水稻种植面积45 2835万亩，比2017年减少8373万亩，减幅18%，其中早稻面积减少525万亩，减幅68%；亩产4685千克，提高74千克，创历史新高；总产21 2130万吨，减产546万吨，其中早稻产量2 859万吨，比2017年减产128万吨；中晚稻产量18 354万吨，增产734万吨。水稻面积减少，主要是东北地区压减寒地低产区粳稻面积，长江流域压减双季稻产区早籼稻面积，以及部分地区休耕轮作、生态治理面积增加。
（二）贸易
2018年，国内外大米价差缩小，大米进口动力下降，进口急剧增加的势头有所放缓，但仍保持在300万吨以上的较高水平；国内稻谷“去库存”进程加快，大米出口量增加较多。据国家海关统计，2018年我国进口大米3077万吨，同比减少949万吨，减幅236%，进口国家仍集中在越南、泰国和巴基斯坦；出口大米2089万吨，同比增加892万吨，增幅746%，主要是出口科特迪瓦、莫桑比克等非洲国家的数量增加。
（三）市场
2018年国内稻米市场走势仍然持续低迷、价格逐步走低。据监测，截至12月，早籼稻、晚籼稻、粳稻收购价格分别为每吨2 4553元、2 6258元和2 9794元，分别比1月下降1715元、1249元和375元，减幅分别为65%、45%和12%；与2017年同期相比，早籼稻、晚籼稻和粳稻价格分别下跌69%、44%和04%。
三、国际水稻产业技术研发进展
（一）遗传改良
美国加州大学Sundaresan团队研究发现水稻中转录因子AP2家族的BABYBOOM1(BBM1)是在精子细胞中特异表达，在合子胚胎起始中起关键作用。如果在卵细胞中异位表达BBM1可以诱导水稻产生孤雌生殖，并利用有丝分裂替代减数分裂建立了水稻无融合生殖体系，实现水稻种子无性繁殖，研究结果发表在NATURE。法国Oliver Panaud研究团队通过开发和使用名为TRACKPOSON的新工具，从全球3 000份水稻核心种质重测序项目发布的大数据集中鉴定到了32种不同家族的逆转录转座子的超过50 000个TIPs，描绘了亚洲稻逆转录转座的全景图。该研究突出了转座子在驱动基因组演化和增加遗传多样性方面的重要意义。德国马普发育生物研究所等单位通过分析韧皮部伴胞转录组和表观基因组，证实了韧皮部伴胞中存在整合了发育和生理过程的复杂基因调控网络，鉴定了一个新的开花调控蛋白MRF1，研究结果发表在THE PLANT CELL。水稻稻瘟病和水稻白叶枯病是危害水稻产量和安全的两大病害，日本Masaki Mori团队在前期研究鉴定出RLCK基因-BSR1的基础上，揭示了BSR1调控水稻抗病能力的机制，表明BSR1中的Tyr-63是其发挥抗病能力所必需的，研究结果发表在PLANT BIOTECHNOLOGY JOURNAL上。中国研发的转基因抗虫水稻‘华恢1号’正式获得美国FDA的食用许可。
（二）栽培与施肥
美国、澳大利亚水稻种植采用机械直播技术，主要特点是计算机与激光技术结合的大型平地机高质量完成整地平地作业；机械化、智能化精控播量与播深，播种质量高；采用机械化、智能化的水、肥、药管理，实现精准灌溉、施肥与打药；水稻与大豆轮作补足土壤肥力等。国外较成熟的水稻节水灌溉技术有湿润灌溉、干湿交替灌溉和水稻旱作孔栽法。保护性耕作措施包括残茬覆盖，即在农田表面覆盖一层作物残茬，形成地表、阳光、降水、气流相互作用的缓冲带，以减少土壤水分蒸发，调节土壤温度、提高土壤肥力和控制土壤侵蚀；免耕，美国的免耕技术保护环境效果最好，技术模式还有留茬耕作、条带垄作、少耕模式、粮草轮作等；深松，即用凿式犁或深松机进行只松土而不翻转土层，仍保护熟土在上、生土在下的耕层状况；免耕播种，即使用特殊的专用免耕播种机，集开沟、播种、施肥、覆土、镇压于一体；非化学除草技术，如机械除草、覆盖压制除草、轮作控制杂草、生物除草等。
（三）病虫害防控
鉴定了一个由Pita和Pita2介导的广谱抗稻瘟病所必需的非典型抗性基因Ptr；发现Pmk1作为真菌MAP激酶，一方面调节真菌分泌效应蛋白的表达，另一方面控制菌丝的生长，其化学遗传抑制可以防止稻瘟菌丝扩展到临近细胞内；揭示了水稻细胞内免疫受体Pik扩展特异性的生物物理和结构基础，表达Pikm等位基因的水稻能抵抗表达三种AVR-Pik无毒基因中的任一种基因的菌株感染，Pikm的HMA结构域以高亲和力结合三种识别的效应变体中的每一种，并且效应子和Pikp-HMA或Pikm-HMA结构域之间的结合界面的变异编码特异性，通过共同进化来塑造等位基因NLR的反应谱利于新受体特异性的出现。鉴定了11个广谱抗性QTL对白叶枯病菌和细菌性条斑病菌具有抗性；依赖水杨酸SA的免疫在水稻对纹枯菌的抗性中发挥作用；发现赤霉素对于水杨酸诱导的对拟禾谷根结线虫的防御反应具有抑制作用，而水杨酸的表达需要有基因SLR1抑制赤霉素途径；评价了抗飞虱不同指标与产量损失之间的关系，发现了一个在印度具抗性的新抗源，其抗性基因BPH33可能是一种热激蛋白；利用分子标记育成了对稻瘟病、飞虱、白叶枯和病毒病具抗性的水稻材料。
（四）产后处理及加工
2018年度食品科学与技术领域共发表稻米加工相关论文929篇，其中，中国382篇、美国89篇、印度80篇、巴西70篇、日本63篇等，技术发展方向逐渐从品种选育和营养成分分析转向全谷物开发和新技术应用。在全谷物稻米产品开发方面，Melini等研究全谷物稻米生物活性成分，包括类胡萝卜素、全酚类化合物及花青苷等，发现蒸煮后稻米样品中不溶性结合型酚类化合物含量会增加；Cho等研究了糙米发芽过程中酚酸及相关酶的组成和分布，提出糙米发芽能够增加抗氧化性的结论；Patricio等利用发芽糙米开发了一款类似酸奶的产品，含有很多功能性活性成分，如酚类化合物、GABA及γ-谷维素等。在新技术应用方面，Masanori等将等离子沉降和电解水处理技术相结合，从热稳定脱脂米糠中同时回收蛋白质和含磷化合物，优质蛋白质含量均高于市售商品化谷物，且不含有大米过敏蛋白、重金属等残留；Oh等通过向米糠中添加谷氨酸盐、水解小麦蛋白等添加剂作为底物，采用厌氧酶解方法生产GABA，米糠中GABA含量在谷氨酸脱羧酶及其辅酶的作用下能够增加到10倍以上。Satoh等研究米糠中过敏原及糙米中过敏原物质的分布，发现分离自米糠分子量大小为52kDa的球蛋白更易于引起过敏反应，对开发米制品过敏患者食品提供了基础。
（五）设施与设备应用
由于农村劳动力紧张，水稻的插秧作业劳动强度大，日本尤其重视插秧机无人操作系统的研究。在2018年日本国际农业机械博览会上，久保田、洋马几家大型农业机械制造公司都推出了GPS导航的无人驾驶插秧机，专门设计了与插秧机配套的无人驾驶装置，性能优异，无人驾驶插秧机已经可以用于农业生产。日本洋马农机公司还推出了密苗插秧机，并在日本有少量销售。密苗机插秧技术主要针对目前机插秧每亩用苗盘量多、插秧成本高、劳动强度大等问题，使每亩秧苗盘用量大大减少，减轻机插秧劳动强度，实现节本增效，同时也为无人驾驶插秧机的推广打下基础。目前，密苗机插秧技术已得到农业主管部门的推荐推广，并开始大范围推广应用，特别是洋马公司研发的密苗插秧机已经开始产业化。
四、国内水稻产业技术研发进展
（一）遗传育种
万建民团队解密水稻“自私基因”，发现野生稻和栽培稻种间的不育性主要受自私基因位点qHMS7的控制，其包含三个紧密连锁的基因ORF1、ORF2和ORF3，为水稻籼粳亚种杂种雌配子选择性致死的本质提供了理论借鉴；在深入了解水稻杂种不育的分子遗传机理基础上，可利用基因编辑技术对具毒性功能的自私基因进行编辑删除，创制广亲和的水稻新种质，实现籼粳杂种优势的有效利用，为籼粳亚种间杂交稻品种选育提供基础，研究结果发表在SCIENCE。傅向东团队揭示了DELLA-GRF4介导的作物生长于氮代谢的协同调控机制，水稻生长调节因子GRF4在sd1品种的较高水平表达可以提高氮素利用效率，同时保持了半矮秆性状赋予的抗倒伏和高产特性，该分子模块在维持半矮化优良性状的同时，提高氮肥利用效率和产量，实现“少投入、多产出、保护环境”，研究结果发表在NATURE。武汉大学何光存团队在水稻抗褐飞虱研究中取得重要进展，图位克隆分离了抗稻飞虱主效基因Bph6并揭示了其介导的抗虫机制，发现并证实了细胞分裂素CK在水稻抗虫中的重要作用，研究结果发表在NATURE GENETICS。
（二）栽培与施肥
2018年，一批稻作新技术、新体系在我国大面积推广应用。水稻精量穴直播技术在国内26省（市、区）推广应用，该技术发明了水稻精量穴直播技术与机具，创新提出了同步开沟起垄穴播、同步开沟起垄施肥穴播和同步开沟起垄喷药/膜穴播的“三同步”机械化精量穴直播技术；机收再生稻丰产高效栽培技术主要在湖北省推广应用，该技术综合组装了高产优质且再生力强的水稻品种、头季稻机械化育插秧高产高效技术、头季稻丰产高效水肥管理技术、头季机收模式下再生季促蘖增穗水肥管理和化控技术、头季机械高效收获少碾压保茬技术等一系列关键生产技术；多熟制地区水稻机插栽培关键技术以“三控”育壮秧、少本精准机插、精准生育诊断与肥水耦合优化调控等关键技术的突破性创新为主体，创建了毯苗、钵苗机插水稻“三协调”高产优质栽培技术新模式，集成应用了适应不同稻区的毯苗、钵苗机插高产优质栽培技术，已在各地涌现出一批高产典型；水稻叠盘暗出苗育秧模式及技术，有效解决了育秧过程中苗全、苗齐、苗壮等难题，制定了该模式的行业及地方标准，被推选为2018年浙江省十大农业科技成果之一和中国农业科学院十大科技进展之一。
（三）病虫害防控
发现单子叶植物特异性RLK SDS2磷酸化E3连接酶SPL11正向调节细胞死亡和免疫，SDS2还通过NADPH氧化酶OsRbohB与受体类细胞质激酶RLCK118和RLCK176相互作用来调节免疫；证明了OsSPK1是Pit介导免疫的直接和关键信号传导靶标；发现Bsr-k1基因的功能丧失导致OsPAL1-RNA的积累，使该突变体具有对稻瘟病菌和黄单胞菌的广谱抗性；发现稻瘟病菌AvrPib是一个定位于寄主细胞核的蛋白；发现抗病蛋白Pia HMA识别Avr-Pia 和Avr1-CO39的模式显著不同于同源 Pik-HMA 识别AVR-PikD的模式，为进一步改造受体结构以设计广谱抗病基因提供了新思路；成功使用CRISPR-Cas9系统产生了稻曲菌的敲除体突变体；沉默共聚二磷酸中间体OS-CPS4可降低水稻对白叶枯病菌的易感性；发现白叶枯病菌外蛋白K能抑制PTI触发的上游免疫MPKA激酶级联反应；发现OsASR2通过靶标GT-1顺式作用元件来调控抗性相关基因Os2H16的表达，过表达OsASR2可增强水稻对白叶枯病菌和纹枯菌的抗性以及对水分胁迫的耐受性;RBSDV入侵严重干扰的内源植物激素的动态表达；发现海藻糖代谢在干尖线虫耐厌氧环境中能提供能量；研究了褐飞虱八大类140种表皮蛋白，其中32种蛋白对于发育和产卵具有重要意义；报道了褐飞虱脂肪滴关联的三酰甘油酯脂肪酶基因的结构及其在脂肪代谢中的作用；碱性磷酸酶在对二化螟的毒性中起着关键作用；发现苏云金芽孢杆菌毒素之间的复杂协同作用与毒素组合的发展密切相关，可延缓害虫的抗性发展。
（四）产后处理及加工
国内关于稻米加工研究方向覆盖面广、研究更加深入，江南大学、江苏大学及南京财经大学等发表的稻米加工论文较多，主要研究内容涉及稻米品种改良、稻米储藏变化、稻米全谷物成分综合利用、稻米品质研究、稻米加工工艺开发、稻米副产物高值化研究等方面。比较有特色的是，在稻米储藏研究方面，满忠秀等建立了一种针对“陈米臭”测定的嗅觉可视化技术，该技术具有快速、无损、无前处理等优点，具有很高的应用潜力。在糙米加工技术方面，潘姝璇等设计单因素试验，对超声波辅助水提发芽糙米米糠多糖的工艺进行优化，该方法发芽糙米米糠多糖得率为285%；陈培栋等设计微波改性处理试验，提高了糙米的蒸煮品质，并确定了最佳工艺处理条件，改性后糙米饭硬度为2 86585g，吸水率为5696%。在稻米副产物利用方面，祝水兰等以碎米为原料，筛选了碎米淀粉提取的最佳工艺，淀粉提取率可达9856%，纯度可达9913%，采用超声波与碱法联用技术进一步提高碎米蛋白的提取率，采用高剪切辅助酶法进一步提高了碎米提取蛋白的溶解性。
（五）设施与设备应用
2018年国内水稻侧深施肥技术发展较快，如水稻侧深施肥机纳入国家农机具购置补贴范围，有的省还给予专项补贴，促进了水稻侧深施肥机销售；与水稻侧深施肥技术配套的专用肥研究也取得较好进展。体系与日本洋马公司合作在黑龙江、吉林和浙江开展密苗机插秧试验，试验效果比较理想，尤其在黑龙江省建三江地区。方向盘式履带正反转差速转向耕作机和履带式联合收割机在2018年武汉国际农机博览会上展出，受到相关技术人员和专家的好评。国内插秧机生产比往年有所下降，如日本久保田和洋马农机公司的插秧机产量首次下降，但从产品结构看，高速水稻插秧机产量增加，手扶插秧机使用量减少。履带式联合收割机产量也出现较大幅度下降，履带式全喂入式水稻联合收割机销量最大的还是江苏沃得农机公司；稻谷烘干机、无人机喷药和高地隙宽幅喷药机深受农民欢迎。
(国家水稻产业技术体系首席科学家程式华提供）
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