二十一世纪水稻育种新战略Ⅱ．利用远缘杂交和多倍体双重优势进行超级稻育种

本文论述了远缘杂交和多倍体化结合利用基因组间和多倍本杂种优势，开创水稻育种新途径的策略。纵观水稻育种的历史，无论是常规杂交育种，还是杂交稻育种，其研究战略都是建立在有性生殖和二倍体基础上的，归根结底，都是利用栽培稻同一基因组（A基因组）内优良基因的重组以及从野生稻向栽培稻引入少数优良基因。从作物进化趋势看，水稻是二倍体，基因组小、DNA含量低、染色体小，增加基因组数，提高倍性水平，利用异源多倍体杂种优势将是水稻育种新途径。针对同源四倍体水稻结实率低的关键问题，可采取拉大亲缘关系距离、减少多价体形成，应用广亲和、无融合生殖基因等措施，从遗传机理上提高多倍体水稻结实率。按三步实施战略：一、选用极端类型籼粳稻、爪哇稻，诱导亚种间杂种多倍体；二、诱导亚洲栽培稻和非洲栽培稻以及非洲野生稻种间杂种多倍体；三、诱导AA基因组的栽培稻与其它不同基因组野生稻（BB、CC、BBCC、CCDD、DD、EE、FF、GG、HHJJ）的种间多倍体。在实施过程中发挥一特殊基因材料的特殊作用，如广亲和基因对于克服籼粳杂种一代不育性、特别是雌败育的作用，无融合生殖缺乏减数分裂发生和受精过程对于克服染色体配对分离而导致的杂种败育的作用，以及类似于小麦中存在的抑制部分同源染色体配对的Ph基因对于防止水稻异源多倍体的基因组间部分同源性配对形成多价体、染色体桥、落后染色体等现象的作用，为选育异源多倍体水稻、无融合生殖水稻提供可靠保证。近三年的实践已经初获良好的结果，利用无融合生殖水稻品系籼粳交，亚洲稻与美洲稻杂交已获得杂种优势明显、结实率高达85％的优良多倍体株系，为实现这一育种新战略打下了良好基础。     

野生稻种资源的研究与利用动态

从野生稻的种质资源概况、野生稻所具的优良性状、野生稻与栽培稻的亲缘关系、及其在常规育种、杂交育种、生物技术上应用等方面论述野生稻种资源近年来的研究状况,并提出应加强对野生稻中优良基因的分子遗传学研究,促进其在水稻超高产育种、分子育种等方面的应用。     

同源四倍体水稻与假稻杂交获得实粒种子

近年来水稻常规育种呈现出停滞不前的状态, 这在很大程度上是由于可供育种家利用的有益种质资源不足所致。 通过远缘杂交将异源物种所携带的有益基因引入栽培稻中, 进而创造和筛选出具有优良农艺性状的水稻新种质, 这对于水稻超高产育种具有非常重要的意义。 在禾本科(Poaceae)中, 李氏禾属(Leersia)与稻属(Oryza)的亲缘     

分子设计育种可调控水稻产量与品质

正日前,从中国水稻研究所获悉,水稻所与中国科学院遗传与发育生物学研究所及中国农科院深圳基因组所大力合作探索水稻分子设计育种,积极推动传统育种向高效、精准、定向的分子设计育种转变。研究团队将已完成基因组测序的日本晴和9311作为优良目标基因供体,对28个优良目标基因主动设计,涉及水稻产量、稻米外观品质、蒸煮食味品质和生态     

中国科学院遗传发育所发现野生稻并不“野”

<正>普通野生稻一直被认为是亚洲栽培稻的野生祖先,也是水稻改良过程中的重要种质资源。普通野生稻经过近万年的驯化到农家品种,进一步经过近百年的现代育种得到现代栽培稻品种,这一过程伴随着遗传多样性的减少和很多优异基因的丢失。育种家在现代育种实践中也逐渐意识到这一点,水稻重大改良过程中的很多重要基因,如袁隆平     

水稻抗旱机理和抗旱育种研究进展

水资源短缺正成为制约中国水稻生产持续发展的重要因素,培育抗旱性强的水稻品种,不但能够节约水资源,而且有利于稳产增产、节约能源。日益深入的干旱胁迫响应基因及QTL定位研究的积累为进行抗旱育种提供了依据和基础。对水稻在干旱胁迫下的伤害机理和抗旱的分子机制以及水稻抗旱育种研究进展等方面进行了总结和综述,以期为今后进一步深入研究抗旱机理及抗旱育种提供理论依据。今后应加强对稻属抗旱基因资源的有效发掘、评价、创新和利用,进一步发挥抗旱分子标记辅助选择在抗旱育种实践中的作用,改良水稻根系,结合常规育种技术和现代生物技术,提高栽培稻的抗旱性。     

非洲栽培稻基因渗入系的稻米品质鉴定与筛选

稻米品质改良越来越成为现代水稻育种工作的重要目标,探明新选育非洲栽培稻基因渗入系的稻米品质潜力将为其在水稻优质育种工作中的进一步应用奠定基础。对50份非洲栽培稻基因渗入系的12个稻米品质性状进行了考察鉴定,并结合相关性分析、聚类分析和判别分析方法对其综合品质表现进行了分类评价。供试材料均表现较高的糙米率(≥74.19%)、精米率(≥67.83%)、较大的长宽比(≥2.79)和低水分含量(≤13.03%),多数选系具有适宜的直链淀粉含量(17.00-22.00%)。聚类分析将供试材料分为5组,其中第I组的综合米质性状最优;典型判别分析获得2个典型判别函数,分别可解释89.5%和7.2%的方差变异,主要反映垩白粒率和长宽比等指标。新选育的非洲栽培稻基因渗入系在糙米率、精米率、长宽比和直链淀粉含量方面具有优势,垩白粒率和长宽比是非洲栽培稻基因渗入系品质改良的重要指标；本研究将为非洲栽培稻基因渗入系在高产优质水稻新品种选育中的研究应用提供依据。     

黑龙江杂草稻资源生物学性状调查及利用策略分析

为拓宽栽培稻的遗传基础,为水稻育种提供有利的基因源。利用采集自黑龙江省不同生态区的杂草稻资源48份和栽培稻主栽品种2个（‘龙稻5号’和‘龙稻3号’）作为试验材料,开展了13个主要生物学性状的调查。从栽培稻育种角度看,研究共筛选出了4份材料可应用于栽培稻育种中,编号为1、24、37、48号的资源茎秆硬度较强,落粒性较弱,与栽培稻性状相似度较高,具有可利用价值。同时探讨了利用的策略。     

水稻抗褐飞虱基因及其育种应用研究进展

褐飞虱是危害水稻生产最重要的害虫之一。遏制水稻褐飞虱为害的最安全、有效的措施既利用水稻自身的抗虫性。迄今为止,已经于栽培稻和野生稻中成功鉴定出30个水稻抗褐飞虱基因,其中26个主效抗性基因已被定位,显性基因Bph14已成功克隆,但仅少量主效抗性基因被育种家利用并培育出抗性品种。对褐飞虱的生物型和抗性机理、水稻抗褐飞虱的遗传基础及育种应用研究进行了综述,并就今后的抗性育种研究趋势展开了讨论。     

湖大开辟原创性水稻育种新途径

湖北大学生命科学学院教授蔡得田从作物进化趋势出发,利用远缘杂交和多倍体双重优势选育出的超级稻,2003年通过了省科技厅组织的专家鉴定。为解决水稻多倍体结实率低的难题,国内外育种专家为之奋斗了数十年。蔡得田创立起进化育种学的新学科,建立了高效率诱导形成多倍体水稻的技术体系,结实率由50%提高到75%以上。这一研究成果为育种家应用远缘杂交和多倍体选育超级稻的战略和技术,在较短时间内选育出一批多倍体水稻新组合和新品种创造了条件。专家认为,该项目研究开辟了一条原创性水稻育种新途径。湖大开辟原创性水稻育种新途径@曹秋萍$湖…     

水稻的远缘杂交

稻属野生种是为水稻品种改良提供许多有用性状的来源。将具有AA染色体组的野生种基因转移到栽培水稻中去是较容易的,具有BB、CC、DD和EE染色体组的野生种和栽培水稻杂交是困难的,我们试图在18个药用野生稻样本和三个栽培水稻育种品系之间进行杂交。具有CC染色体组的药用野生稻,高抗褐飞虱(BPH)、白背飞虱(WBPH)和叶蝉。     

水稻新品种津稻291的选育

在水稻育种中,不断地使有利基因积累与利用,聚合优质、高产和抗病基因,经南繁北育,穿梭育种,选出了广适性品种津稻291,实现了水稻定向育种。     

水稻转基因育种的研究进展与应用现状

随着生物技术发展的不断深入，我国水稻种业的发展也面临着全新的机遇和挑战。目前，改善水稻品种质量的主要方法有分子标记技术、基因编辑技术和转基因技术。其中，转基因水稻是利用生物技术手段将外源基因转入到目标水稻的基因组中，通过外源基因的表达，获得具有抗病、抗虫、抗除草剂等优良性状的水稻品种。近年来，国内外在采用转基因技术进行水稻育种，提升水稻产量、改善水稻品质方面具有较多的研究进展。在阐述转基因技术工作原理的基础上，概述国内外利用转基因技术在优质水稻育种方面的研究进展，进一步探究转基因技术在我国水稻育种领域的发展前景。     

全基因组基因嵌入突变体库用于发掘野生稻有用基因及超级杂交稻分子育种的策略

纵观水稻育种的历程,每一次新突破都离不开新技术的利用和新遗传种质资源的发掘.超级杂交稻在达到第二期12 000kg/hm^2的目标后,进一步挖掘产量潜力实现13 500kg/hm^2的第三期目标需要基因资源创新和分子育种技术的加盟.利用可转化大片断基因组文库和基因嵌入突变体库是发掘野生稻有利基因的新策略,它包括构建野生稻可转化大片断基因组文库,通过转基因技术,将大片段克隆导入栽培稻中,建立全基因组基因嵌入突变体库.在构建突变体库前可根据保守序列、分子标记等对大片段克隆进行筛选,减少需要鉴定的大片段克隆数量,并可利用遗传转化效率高的模式植物拟南芥来进行大片段克隆初步鉴定,避开水稻转化效率仍然不高这个瓶颈.然后通过突变体田间鉴定,筛选出抗寒、抗虫、抗病、高产等突变体材料并应用到超级杂交稻育种中;同时对控制突变性状的大片段克隆进行亚克隆、功能补偿分析和序列分析,最终克隆野生稻有利基因.这一技术也适用于发掘和克隆其他植物基因.     

药用野生稻有利基因发掘与利用研究进展

药用野生稻具有丰富的遗传多样性并含有大量优异基因。对药用野生稻的利用主要存在遗传学背景不清楚、常规育种效率不高两方面的障碍。这些问题可以通过构建药用野生稻可转化大片段基因组文库和转基因技术,将大片段克隆导入栽培稻中,建立全基因组基因嵌入突变体库来解决。本文对国内外药用野生稻有利基因发掘及其利用的研究进展进行综述。     

AB-QTL分析法及在水稻优异基因资源发掘和利用中的应用

野生稻是水稻育种的重要种质资源,在其漫长的进化过程中形成了极其丰富的遗传多样性,具有栽培稻所不具有或己消失了的优良基因。利用分子标记技术从野生稻中发掘有利基因是目前稻种资源研究利用中的重点。由于野生稻总的农艺性状表现劣于栽培稻,在实际研究中受到了许多不利因素（不良农艺性状和不利连锁基因的存在、平衡群体中野生稻种较高的不利基因频率、遗传累赘等）的影响,这对野生稻种资源中优异基因的发掘和利用带来了困难。高代回交QTL分析法（advancedbackcrossQTLanalysis,简称AB-QTL）为实现野生种中有利基因的发掘提供了一个新途径,许多研究表明AB-QTL分析法对野生资源中有利基因的发掘是可行的。本文对AB-QTL分析法的理论基础、特性、渗入系构建及其在野生稻遗传分化和产量基因发掘中的应用进行综述,并就今后的研究重点进行了探讨。     

分子设计水稻新品种“中科902”通过审定

<正>东北是我国最重要的优质口粮生产基地。黑龙江省的水稻种植区域大致分为五个积温带,其中以第三积温带面积最大(约3500万亩),选育适合第三积温带的优质抗稻瘟品种是东北稻区育种的最重要目标之一。中国科学院遗传与发育生物学研究所姚善国研究组主要致力于东北粳稻的多基因组装设计育种研究。以历史栽培面积最大品种空育131为底盘,通     

研究称人类栽培水稻起源地可能是广西

人工栽培水稻的起源地在哪里？它的演化又是如何进行的？上海科学家给出了答案。昨天,记者从中科院上海生科院获悉,该院植物生理生态研究所国家基因研究中心的韩斌课题组与其他科研机构合作,绘制出了水稻全基因组遗传变异图谱。这张图谱显示,中国广西很可能是栽培稻的起源地,粳稻的诞生时间早于籼稻。这一成果发表在了最新一期的《自然》上。     

水稻栽培稻籼粳两个亚种比较基因组学研究进展顺利

国家863计划课题——水稻栽培稻籼粳两个亚种的比较基因组学研究课题进展顺利。课题组经过大量的基础研究、分析工作，在国际上率先完成了籼稻4号染色体基因组精确测序，这也是迄今为止完成的最大连续长度的籼稻单条染色体基因组序列。籼稻和粳稻两个亚种代表了世界上绝大多数的水稻作物品种。同时，籼粳栽培稻是现有主要杂交稻的亲本来源，籼粳杂种优势的利用是今后水稻杂交育种的主要发展方向。课题组通过系统地对籼、粳稻4号染色体基因结构、组成和顺序的异同进行分析和比较，同时包括对单核苷酸的多态性和插入或缺失的比较分析，获得了籼粳基因组差异的重要遗传信息；     

东乡野生稻与日本晴多态性标记的开发

东乡野生稻是分布于全球最北端的一种普通野生稻,与亚洲栽培稻基因组差异较大,目前缺少覆盖其全基因组的分子标记。本文以东乡野生稻和日本晴为材料,通过筛选已有的1017个标记,并利用东乡野生稻基因组重测序信息设计的217个InDel标记,共检测出203个标记在东乡野生稻与日本晴间呈现多态性。这些标记均匀分布于12条染色体,平均间隔1.9 Mb,基本覆盖东乡野生稻全基因组区域。通过对籼粳亚种的检验分析,发现该套多态性分子标记在东乡野生稻与粳稻杂交后代群体基因型分析上具有较高的应用价值。本研究结果为发掘东乡野生稻的有利基因以及分子标记辅助选择育种提供了有力的工具。