栽培稻种间杂种营养优势研究

为了研究利用栽培稻种间杂种优势,用13个亚洲栽培稻品种(9个籼稻,4个粳稻)和13个非洲栽培稻品种形成7个处理:I,籼稻亲本9个品种;Ⅱ,粳稻亲本4个品种;Ⅲ,非洲栽培稻亲本13个品种;Ⅳ,籼稻/非洲栽培稻杂种95个组合;V,粳稻/非洲栽培稻41个组合;Ⅵ,籼/粳亚种间杂种39个组合;Ⅶ,非洲栽培稻/非洲栽培稻品种间杂种11个组合;于2000年早稻在海南三亚对分蘖期、抽穗期单株干重及单株茎蘖数进行研究表明,籼稻与非洲栽培稻间的种间杂种在分蘖期单株干重及单株茎蘖数上有显著的超亲优势,也有强于籼粳亚种间杂种的竞争优势,粳稻与非洲栽培稻间的种间杂种在分集期及抽穗期单株干重上都有显著的超亲优势,但与籼粳亚种间杂交种相比,竞争优势不明显.同时发现,非洲栽培稻品种间杂交种也有很强的超亲优势.这些结果表明,籼稻与非洲栽培稻杂交种可比籼粳亚种间杂交种显著提高分集期的单株干重及单株茎蘖数,而粳稻与非洲栽培稻种间杂交则是除籼粳杂交外的另一条增加生物产量的重要途径.     

水稻籼粳杂种不育性的遗传机理及杂种优势利用

籼稻和粳稻是亚洲栽培稻的两个亚种,两者在形态、生理以及基因水平上存在显著差异,亚种间的遗传差异将会产生强大的杂种优势,能进一步提高水稻的产量潜力,但是,籼粳亚种间的 F1 杂种不育性严重阻碍了杂种优势的利用。杂种不育性是一种合子后生殖隔离,具有普遍性和复杂性,受多个不育基因座控制。广亲和品种的发现为克服亚种间杂种不育提供可能,该材料无论与籼稻还是粳稻杂交,F1 杂种都能正常结实或结实率较高。概述了籼稻与粳稻间差异,剖析了水稻籼粳亚种间杂种不育的遗传基础、已鉴定的杂种不育主效QTL 与基因,分析了已克隆杂种不育基因的分子作用机制及广亲和基因的功能。据此提出利用籼粳架桥培育亚种间渗入水稻、聚合育种培育广亲和系和粳型亲籼系,以及应用基因编辑技术创制广亲和系等途径,能够克服籼粳亚种间杂种不育性,精准化改良籼粳杂种的结实率,从而实现亚种间杂种优势的利用。籼粳亚种间杂交水稻的推广应用,将会推动水稻产业的又一次重大变革。     

籼粳稻亚种间分子标记差异分析

[目的]为籼粳稻亚种的分子标记鉴定提供依据。[方法]以13份籼稻、5份粳稻为亲本,采取SDS法提取水稻叶片总DNA,进行扩增反应,利用321对SSR引物对亲本的多态性进行筛选,分析籼粳亚种之间的SSR标记差异。[结果]18个亲本中共筛选到168对引物具有明显的标记带和较好的多态性。SAR水稻血缘的412、407、421、992、950之间及长药野生稻血缘的84-15与84-23之间的多态性明显少于稳定亲本与栽培稻之间的多态性,也低于籼稻品种间和粳稻品种间的多态性。籼稻与粳稻之间的多态性频率最高,籼稻品种之间的多态性高于粳稻品种之间的多态性。供试材料籼粳稻之间存在31个SSR标记差异,SSR标记可较为准确地鉴定材料的亚种属性。[结论]籼粳亚种之间有明显的SSR标记差异。     

我国科学家揭示水稻生殖隔离机理

<正>记者从华中农大作物遗传改良国家重点实验室获悉,由中国科学院院士张启发教授率领的课题组最新研究成果揭示了水稻籼粳亚种间生殖隔离的机理。亚洲栽培稻分为籼稻和粳稻两个亚种,籼粳亚种间的杂种优势要远大于籼粳亚种内的优势。     

云南地方稻种不同分类方法的比较研究

在中国的丁颖和程侃声栽培稻分类体系的基础上,按俞履祈的变种分类方法对云南搜集保存的5285份地方稻种资源进行分类研究表明：（1）云南是中国稻种最大的遗传变异中心。（2）云南地方稻分属58个变种,为中国栽培稻变种的总和,但品种数约占中国栽培稻的8.6%;其变种特点是以普通籼、红籼,红粳、普通粳、普通糯粳和红光壳粳为优势变种,粳稻变异大于籼稻,深色型、糯稻、光壳稻和有芒变种占有较高比较。（3）云南地方稻种分为籼粳2个亚种、6大生态群,其中热带粳群、光壳粳群和普通粳群的品种数分别占云南地方稻种的3.6%,18.1%,32.1%,分别为13,11和18个变种;早中籼群、冬籼群和晚籼群的品种分别占云南地方稻种的1.8%,0.5%,43.9%,分别为11,4和24个变种。（4）云南地方稻籼亚种26个变种和粳亚种32个变种。籼水稻和晚稻是籼亚种的基本型,籼陆稻和早中稻则是生态变异型。粳亚种中的水陆稻、粘糯稻、早中和晚稻之间均没有基本型与变异型之分,且与籼亚种中的有明显区别。这进一步揭示了云南地方稻种籼和粳为两个独立起源中心。（5）初步提出云南栽培稻分类体系为按“种－亚种－生态群－生态变种群－品种类型”的5级新型分类体系。     

云南地方稻种不同分类方法的比较研究

在中国的丁颖和程侃声栽培稻分类体系的基础上,按俞履祈的变种分类方法对云南搜集保存的5285份地方稻种资源进行分类研究表明:(1)云南是中国稻种最大的遗传变异中心.(2)云南地方稻分属58个变种,为中国栽培稻变种的总和,但品种数约占中国栽培稻的8.6%;其变种特点是以普通籼、红籼,红粳、普通粳、普通糯粳和红光壳粳为优势变种,粳稻变异大于籼稻,深色型、糯稻、光壳稻和有芒变种占有较高比例.(3)云南地方稻种分为籼粳2个亚种、6大生态群,其中热带粳群、光壳粳群和普通粳群的品种数分别占云南地方稻种的3.6%,18.1%,32.1%,分别为13,11和18个变种;早中籼群、冬籼群和晚籼群的品种分别占云南地方稻种的1.8%,0.5%,43.9%,分别为11,4和24个变种.(4)云南地方稻籼亚种26个变种和粳亚种32个变种.籼水稻和晚稻是籼亚种的基本型,籼陆稻和早中稻则是生态变异型.粳亚种中的水陆稻、粘糯稻、早中和晚稻之间均没有基本型与变异型之分,且与籼亚种中的有明显区别.这进一步揭示了云南地方稻种籼和粳为两个独立起源中心.(5)初步提出云南栽培稻分类体系为按"种-亚种-生态群-生态变种群-品种类型"的5级新型分类体系.     

栽培稻种间杂种不育性初步研究

栽培稻种间杂种不育是从非洲栽培稻向亚洲栽培稻转移有利基因及利用栽培稻种间杂种优势的最大生殖障碍,为克服栽培稻种间杂种不育障碍以充分、合理利用非洲栽培稻的有利基因,1999年至2001年在海南三亚用9个粳型亚洲栽培稻品种与2个非洲栽培稻品种杂交的17个F1组合,及与相应亚洲栽培稻回交的BC1F1为基本材料研究表明,F1所有组合均高度不育,回交一代花粉育性也很低,为0％—5．75％;在群体较大的BC1F1组合IRGC 102203/IRAT 216//IRAT 216中选育性最高的1株(32．10％)自交得76株BClF2,平均花粉育性为89．2％,之后种成76个BC1F3株系,每株系随机取1株自交至BClF5,BC1F5的花粉及小穗育性基本正常,再随机取23个株系与IRAT 216测交,BC2F1的花粉和小穗育性均表现为半不育。说明这23个株系均带有来自非洲栽培稻亲本IRGC 102203的不育基因,不育基因同时作用于雄配子和雌配子,杂种不育的遗传模式主要表现为“单位点孢子体一配子体互作不育”,经一代的选择和淘汰,育性基本恢复正常。大规模的回交转育育性基因及回交高世代QTL分析(AB—QTL)以更好地研究杂种不育的遗传规律及克服对策的研究工作正在进行中。     

栽培稻种间杂种不育性初步研究

栽培稻种间杂种不育是从非洲栽培稻向亚洲栽培稻转移有利基因及利用栽培稻种间杂种优势的最大生殖障碍,为克服栽培稻种间杂种不育障碍以充分、合理利用非洲栽培稻的有利基因,1999年至2001年在海南三亚用9个粳型亚洲栽培稻品种与2个非洲栽培稻品种杂交的17个F1组合,及与相应亚洲栽培稻回交的BC1F1为基本材料研究表明,F1所有组合均高度不育,回交一代花粉育性也很低,为0%～5.75%;在群体较大的BC1F1组合IRGC 102203/IRAT 216∥IRAT 216中选育性最高的1株(32.10%)自交得76株BC1F2,平均花粉育性为89.2%,之后种成76个BC1F3株系,每株系随机取1株自交至BC1F5,BC1F5的花粉及小穗育性基本正常,再随机取23个株系与IRAT 216测交,BC2F1的花粉和小穗育性均表现为半不育.说明这23个株系均带有来自非洲栽培稻亲本IRGC 102203的不育基因,不育基因同时作用于雄配子和雌配子,杂种不育的遗传模式主要表现为"单位点孢子体-配子体互作不育",经一代的选择和淘汰,育性基本恢复正常.大规模的回交转育育性基因及回交高世代QTL分析(AB-QTL)以更好地研究杂种不育的遗传规律及克服对策的研究工作正在进行中.     

两系法籼粳亚种间杂种一代优势与亲本遗传差异关系的研究

以遗传力较高且与产量密切相关的性状，以及反映籼粳稻遗传差异的部分籼粳分类性状，估测亲本间遗传距离。同时研究了代表双亲遗传差异的遗传距离与籼粳亚种间杂种一代优势的关系。结果表明：随着亲本间遗传距离增大，亚种间Ｆ１的株高、播种至抽穗日数、穗长、每穗颖花数、每穗实粒数和单株草重显著增加；在广亲和基因参预下，随着亲本间遗传距离增大，亚种间Ｆ１的千粒重、结实率和充实系数等结实特性变差但并不严重，遗传距离较大的亚种间Ｆ１平均单株粒重优势显著大于品种间Ｆ１，但遗传距离与亚种间Ｆ１，单株粒重优势的相关系数（－０．０１９）不显著。本文还就遗传距离在预测预报籼粳亚种间杂种一代优势方面的应用进行了讨论。     

栽培稻机动细胞硅酸体的形态特征及其在籼,粳亚种间的差异

来源于水稻叶片机动细胞硅酸体的植物蛋白石、，作为古代稻的直接证据和籼、粳分类的指标，在稻作起源和传播以及籼、粳亚种演化的研究中具有重要意义。以中国水稻地方品种和改良品种为材料，分析了水稻机动细胞硅酸体的长、宽厚和形状系数ｂ／ａ这４个形态性状在品种内、品种间和籼粳亚种间的变异情况。结果显示，不论是灿稻还是粳稻，同一品种不同硅酸体的形态均有明显差异，表明单个或少数几个机动细胞硅酸体不足以代表该品种硅酸     

籼粳杂种一代部分株叶型性状和生理特性的研究

6个籼粳杂种一代的分蘖力、株高、穗长、上部三片叶面积超过高亲值或对照(汕优63)分别达到显著或极显著水平,叶片夹角偏向小值亲本,穗颈长、叶片厚度、含水量表现双亲均值,正向或负向优势均未达显著水平。分蘖期至乳熟期的单株叶面积、叶片含氮量的正向优势均达到显著或极显著水平,叶绿素含量在分蘖盛期未表现明显的优势,抽穗期至乳熟期则显著或极显著超过高亲值或对照。各主要生育时期的过氧化氢酶活性均具有明显的优势,过氧化物酶活性前期较低。抽穗期到乳熟期则极显著超过高亲值和对照。     

谷子杂交种与亲本性状的遗传相关性

【目的】探讨谷子杂交种与亲本性状间的遗传相关性,为筛选亲本材料、组配优异杂交种提供理论依据。【方法】用6个谷子高度雄性不育系和10个抗拿捕净除草剂恢复系组配60个组合,2017年种植60个杂交组合及其亲本,通过农艺性状和产量的初步鉴定和统计分析,从中筛选出用4个母本（谷3A、晋29A、51A和910A）、7个父本（K34、M22、K650、K154、K410、K391和K47）组配的7个优势组合。2018年种植7个优势组合及其亲本,测定其10个农艺和产量性状（分蘖数、株高、穗茎长、穗长、穗粗、穗重、粒重、千粒重、出苗至抽穗的天数和小区产量）,对杂交种与亲本在相同性状上进行遗传相关分析,并对父母本各性状与杂交种产量性状（穗重、穗粒重）进行遗传相关分析。【结果】杂交种在穗茎长、抽穗期上有超亲优势,在穗长上超亲优势明显;杂交种与亲本的相关分析表明,杂交种与母本在株高、抽穗期、穗长等性状上存在显著的正相关关系,据2018年分析遗传相关系数分别为0.8841、0.9117和0.8263,前两项达极显著水平;杂交种与父本在分蘖数、株高、穗茎长、穗粗、千粒重等性状上存在显著的正相关关系,据2018年分析遗传相关系数分别为0.8267、0.9618、0.8234、0.7770和0.8404,其中在株高上达极显著水平;母本的分蘖数、株高、抽穗期与杂交种的单株穗重、穗粒重存在显著的正相关关系,其中与单株穗重的相关系数分别为0.3327、0.5439和0.4436,与单株穗粒重的相关系数分别为0.4238、0.4642和0.3487,母本的穗长与杂交种的单株穗粒重存在显著的相关关系,相关系数为0.3698;父本的分蘖数、株高、抽穗期和穗粗与杂交种的单株穗重、穗粒重存在显著的正相关关系,其中与单株穗重的相关系数分别为0.4986、0.4598、0.3367和0.5348,与单株穗粒重的相关系数分别为0.5568、0.4253、0.3659和0.4236,父本分蘖数与杂交种单株穗重、穗粒重的相关性达极显著水平。【结论】父母本与杂交种在分蘖数、株高、穗茎长、穗粗、千粒重等性状上均存在一定的正相关关系,可以通过对亲本这些性状的选择来间接选择杂交组合的优良农艺性状和产量性状,从而选育出优异高产杂交种。     

RAPD分子标记水稻遗传距离及其与杂种优势的关系

用 12个水稻亲本按NCⅡ设计配组 32F1 杂种 ,以汕优 6 3为对照 ,研究播始历期、株高、穗长及产量因素等 8个性状的杂种优势。并以 12个亲本为DNA样品来源 ,通过随机引物PCR扩增基因组DNA的多态性 ,探索利用RAPD标记水稻亲本遗传距离预测杂种优势的可能性。由RAPD数据计算的Nei’s遗传距离创建聚类树状图。聚类分析结果表明 ,籼稻和粳稻容易被分开 ,普通粳稻又容易与光壳稻、爪哇稻分开 ,但光壳稻和爪哇稻混合聚在一起。F1 每穗总粒数的优势最强 ,中亲优势平均为 33.46 % ,竞争优势平均为 2 3.10 %。F1 播始历期、株高、穗长、有效穗 4个性状中亲优势和竞争优势均表现为粳×粳 <粳×偏粳 <粳×籼。每穗总粒数的中亲优势也表现上述趋势 ,而竞争优势则是粳×粳 <粳×籼 <粳×偏粳。全生育期、株高、穗长的中亲优势和竞争优势与遗传距离之间均达极显著相关。每穗总粒数的中亲优势与遗传距离之间达显著相关 ,而竞争优势则达极显著相关。根据聚类图发现普通粳稻亚群内杂种优势较弱 ,亚群间即生态群间的杂种优势较强 ,群间即籼、粳亚种间杂种优势更强。利用光壳稻、爪哇稻选育不同生态群方向的恢复系和不育系 ,配组超强优势的杂交稻组合。     

利用InDel标记鉴定浙优系列杂交稻籼粳属性和预测杂种优势

【目的】准确鉴定水稻材料的籼粳属性及利用遗传距离预测杂种优势,为开展水稻超高产育种和籼粳亚种间杂种优势利用提供基础。【方法】利用19对籼粳稻特异插入/缺失（Insertion/Deletion,InDel）引物,对12个浙优系列杂交稻及其双亲的籼粳属性进行了InDel分子标记鉴定,根据被检测水稻样品在多个InDel 位点上的籼型或粳型基因频率,参考卢宝荣的方法,将供试样品分别判定为“籼稻”、“偏籼”、“中间偏籼”、“中间偏粳”、“偏粳”和“粳稻”。采用Nei的方法求算13个亲本间（1个不育系和12个恢复系）的InDel遗传距离,用UPGMA法进行遗传相似性聚类,用SPSS 17.0统计分析软件对InDel条带赋值进行主成分分析, 依据第一和第二主成分的特征向量的平均分量值作平面散点图。统计杂种F1稻谷产量、每穗总粒数、每穴有效穗、结实率、千粒重及单穗重各产量性状的对照优势,以此分析InDel遗传距离与杂种优势的相关性。【结果】（1）参试材料籼粳属性的判别：不育系浙04A被鉴定为“粳稻”,8个恢复系被判定为“籼稻”或“偏籼”,由其所配组的8个杂交组合被判定在“中间偏籼”到“偏粳”之间,证实了这8个组合为典型的籼粳交组合;另外4份恢复系被判定为“偏粳”,所配组的4个杂交组合被判定为“粳稻”。（2）参试材料的聚类分析：当GS 为0.350时,35份试验材料被分为“粳稻”和“籼稻”2个主群,GS为0.638时,粳稻主群又被划分为“粳稻/偏粳”和“中间偏粳”2个亚群。其中,粳稻/偏粳亚群包括不育系浙04A、4个粳粳交恢复系及粳粳交杂种F1、3个粳稻对照种和粳稻秀水09;中间偏粳亚群包括8个籼粳交杂种F1。籼稻主群则包括8个籼粳交组合的恢复系、3个籼稻对照种和籼杂组合汕优63。（3）InDel遗传距离与杂种优势的相关性：在以粳粳交、籼粳交组合整体作为分析对象时,InDel遗传距离与稻谷产量、每穗总粒数、单穗重呈极显著正相关,与结实率呈显著负相关;仅以籼粳交组合为研究对象时,InDel遗传距离仅与单穗重和千粒重呈显著正相关。【结论】供试的12个浙优系列中的8个组合被证实为典型的粳不/籼恢型籼粳交组合,这些组合的双亲间具有较远的遗传距离;InDel遗传距离在不同类型品种间具有较好的杂种优势预测能力,可用于单穗重的优势预测,即随着InDel遗传距离的扩大,杂种优势主要体现在单穗重的增加上。     

两用核不育系广占63S和籼粳型父本配组其F1 产量性状与产量的关系

利用光温敏两用核不育系广占63S分别和籼粳型父本测交配组,通过对两种类型F1代的产量性状表现的比较,对两种组配方式32个F1组合的单株产量与产量性状的关系进行相关分析,并对产量性状对单株产量进行了通径分析。结果表明,广占63S与籼型父本配制的组合在结实率和千粒重上优势明显,其单株穗数和单株产量呈极显著正相关,结实率和单株产量呈显著正相关;粳型父本配制组合的结实率和单株产量呈极显著正相关,每穗粒数和单株产量呈显著正相关。两种组配方式后代组合产量性状对单株产量的直接作用也不相同,进而提出了利用广占63S与籼型材料配组比直接利用粳型材料配组更有利于选育出强优势实用型杂交组合。     

苏南粳稻杂种优势的利用研究

选用3个粳型光敏核不育系,30个粳型父本配组,对8个农艺性状的亲本一般配合力和组合的杂种优势及特殊配合力进行分析.结果表明:F1单株谷重的优势最强,超亲优势变幅为-20.00%～110.06%,平均76.45%;竞争优势-36.32%～101.74%,平均为14.77%;播始历期、穗长、单株有效穗、每穗总粒数、千粒重的超亲优势和竞争优势明显;结实率的优势大部分呈负向;株高的优势大部分呈正向.亲本4002、99-25、5193的单株产量一般配合力较好,组合N422S/4002、HP41S/5193、HP41S/香糯99033的单株产量特殊配合力较高.并对一些亲本和强优组合的利用进行了评价.     

栽培大豆与半野生大豆种间杂交农艺性状的遗传

本文对三个栽培大豆与半野生大豆杂交组合后代进行了遗传分析。结果表明:F_1代各农艺性状杂种优势普遍存在,百粒重的杂种优势及超亲优势为负值。F_2代变异异常广泛,出现了大量的超亲植株,性状的广泛分离为选择提供了依据。种间杂交后代处理与栽培种内杂交后代处理相同。种间杂交后代必须用栽培品种进行回交并进行定向选择,株选与粒选相结合。     

滇型杂交稻亲本籼粳分化与杂种优势关系的初步研究

 以滇型杂交稻不育系 10个、相应的保持系 10个和恢复系 38个 ,以及由上述不育系和恢复系组配的 4 0个杂交种为试材 ,研究了亲本材料的RAPD籼粳分化程度与杂种优势的关系。结果表明 ,亲本籼粳差异与产量杂种优势存在抛物线的关系。利用籼粳分化存在一定差异的亲本杂交 ,易得到正向优势组合 ,平均杂种优势较强 ;但并非双亲籼粳分化差异越大越好 ,双亲差异过大则不易获得正向优势组合 ,使杂种优势减弱 ,甚至为负。双亲籼稻成分差值以 12 %～ 16 %为宜     

Studies on Heteroses of Pei‘ai 64S／Javanica Rice

Agronomic traits and heteroses of javanica varieties and the indica/javanica hybrids in Changsha are reported. Javanica rice exhibits long panicles, big grains, less panicles per plant, a long growth duration and high plant height in Changsha. The hybrid of Pei'ai 64S/javanica possesses positive heterobeltiosis in culm height, panicle length, panicles per plant, spikelets per panicle, grains per panicle, yield per plant, theoretic yield per hectare and actual yield per hectare; performs negative heterobeltiosis in days to flower, seed setting rate and 1000-grain weight. There are significant linear regression relations between culm height of the hybrid and panicle length of its male parent, panicle length of the hybrid and that of its male parent, spikelets per panicle of the hybrid and spikelets per panicle and panicle length of its male parent, grains per panicle of the hybrid and spikelets per panicle of its male parent, 1000-grain weight of the hybrid and spikelets per panicle of its male parent, respectively. In general, significant differences at 1% level are seen in most traits except grains per panicle and theoretic yield per hectare between the indica/javanica hybrid and Pei'ai 64S/Teqin (CK). Compared with the check, the indica/javanica hybrids have positive standard heterosis in culm height, panicle length, spikelets per panicle, grains per panicle and 1000-grain weight but negative standard heterosis in days to flower, panicles per plant, seed setting rate, theoretic yield per hectare and actual yield per hectare. For the individuals, 11.1% hybrids possess > 40% standard heterosis in theoretic yield per hectare, 3.7% possess >40% standard heterosis in actual yield per hectare. The javanica restorer line 770 derives from a single cross of Pei'ai 64S/Moroberekan B-51-4-9-2. The hybrid 43S/770 possesses an elite plant type and strong heterosis.     

籼粳稻杂交后代穗部性状变异及其相互关系研究

为了探讨籼粳稻杂交后代穗部性状表现规律,为综合亚种优点充分利用亚种间优势提供理论依据,分析了典型籼粳稻杂交后代穗部性状的变异及其相互关系,并依穗型指数分类比较穗部性状差异。试验结果表明:穗部性状在F1代多表现超亲优势,F6代呈现连续变异,出现很多超亲值和中间性状。穗粒重由3个主成分决定,粒数因子、穗型因子和粒重因子分别贡献了45.49%,17.6%和12.22%,穗长有使粒数增多、粒重增加的趋势。RIL群体内绝大多数株系穗型属于中、下部优势型,结实率等穗部性状在不同穗型的分布既有交叉又有重合。因此籼粳稻杂交可以创造大量变异,其后代具有较强的杂种优势,可以实现穗部性状的重新组合,群体内多数株系穗型属于下部优势型,依据穗型很难判别穗部性状的优劣。