强优势多倍体杂交水稻亲本的生长特性和开花习性

【目的】利用远缘杂交和多倍体双重优势选育超级稻是水稻育种的新战略,在解决了多倍体水稻育种结实率低的瓶颈问题和选育出一批多倍体籼粳亚种杂交品系的基础上,重点研究多倍体水稻不育系和恢复系的生长特性和开花匀性,为实现多倍体杂交稻生产打下良好基础。【方法】从分期播种以及倍性水平上对强优势多倍体水稻亲本恢复系Sg99012、HN2026,不育系PA64S以及对照品种9311、HD9802S的叶龄、分蘖等生长特性进行比较研究。【结果】分期播种对品系的总叶龄数有一定的影响,但对出叶动态变化趋势的影响不大。四倍体的主茎叶龄总数与其对应二倍体相比有减少的趋势,出叶速率受环境因子的影响比倍性影响更大。对总分蘖数也有一定的影响,四倍体的分蘖数比其对应二倍体少。加倍品系较其二倍体的单个颖花开放持续时间明显延长;恢复系9311、HN2026的颖花日开放时间更趋集中,但单穗开花历期及其高峰期不一致;特别是具有多倍体减数分裂稳定性和高结实特性的PMeS品系HN2026-4X,具有开花期和花时都相对集中,且不易受播期和气温影响的特点,可作为优良多倍体恢复系加以利用。【结论】染色体加倍对试验品系的各种性状存在一定的影响,但不影响杂交水稻选育中所利用的不育系和恢复系的主要特点。多倍体不育系的不育稳定性和多倍体恢复系的花期花时相对集中等特性更有利于杂交选育。     

多倍体水稻杂种F_2代群体结实率的调查

在本研究中,首先在二十个籼粳亚种四倍体水稻F1代中筛选出高结实杂交组合:Dur/Sg9912 (命名为PSR120),然后在田间随机取样的200多株PSR120F2代植株,并考察其结实率。用统计软件分析结实率,结果表明,多倍体水稻F2结实率变异大,分布不对称。     

籼粳超级杂交稻育种技术创新与品种培育

【目的】针对籼粳亚种间杂种优势利用存在的生育期偏长、结实率偏低、制种产量较低等问题,开展籼粳亚种间超级杂交稻育种技术创新与实践。【方法】通过籼粳渐渗杂交,选育花时早、柱头外露高的粳型保持系,进一步转育高异交率粳型不育系。通过籼粳渐渗杂交、广亲和基因分子标记辅助选择、籼粳成分定向选择等技术手段,选育穗型大、茎秆粗壮、广亲和性好、恢复谱广的籼粳中间型广亲和恢复系,并比较与普通粳稻恢复系在主要农艺性状、程氏指数、广亲和特性、广亲和基因、恢复谱等方面的差异。采用“粳不籼恢”和“籼不粳恢”2种配组方式,比较两者的光温反应类型表现与异交结实率差异。利用粳型不育系春江16A、籼型不育系五丰A与CH58、C84、C927等籼粳中间型广亲和恢复系配组,选育“粳不籼恢”或“籼不粳恢”籼粳亚种间杂交稻。【结果】在高异交率粳型不育系创制方面,转育出早花时粳型不育系春江16A以及春江99A、春江23A等早花时、高柱头外露率粳型不育系,制种产量明显提高;在籼粳中间型广亲和恢复系创新方面,选育出CH58、C84、C927等穗型大、茎秆粗壮、广亲和性好、恢复谱广的籼粳中间型广亲和恢复系。晚粳不育系/籼粳中间型广亲和恢复系的杂种一代表现为较强的感光特性,中粳不育系/籼粳中间型广亲和恢复系的杂种一代表现为感温特性,早籼不育系/籼粳中间型广亲和恢复系的杂种一代光温反应类型则表现不一。无论是“粳不籼恢”还是“籼不粳恢”配组,父母本的花时差小、不育系柱头外露率高,则有利于提高制种的异交结实率。采用“粳不籼恢”和“籼不粳恢”的配组方式,利用粳型不育系春江16A、籼型不育系五丰A与C84等籼粳中间型广亲和恢复系配组,选育出春优84、五优84等籼粳亚种间杂交稻并通过品种审定,表现出穗型大、杂种优势强、增产潜力大、抗倒性强、结实率高、后期耐寒性好等优点。【结论】通过籼粳渐渗杂交,成功转育出花时早、柱头外露率高的高异交率粳型不育系。籼粳中间型广亲和恢复系携带有S5-n,恢复谱广,明显不同于普通粳稻恢复系。中粳不育系/籼粳中间型广亲和恢复系的杂种一代表现为感温特性,有利于缩短全生育期。不育系柱头外露率高、父母本的花时差小,有利于提高籼粳亚种间杂交稻制种的异交结实率;选育出春优84等籼粳超级杂交稻组合。     

SSR标记遗传距离与水稻籼粳衍生系杂种优势的相关性分析

【目的】探讨分子标记遗传距离与杂种优势的相关性。【方法】利用SSR标记分析8个水稻不育系和12个籼粳亚种间杂交衍生系的遗传多样性,按照不完全双列杂交(NCII)获得96个杂交组合,分析亲本间遗传距离与其主要产量性状杂种优势表现。【结果】(1)籼粳衍生系杂种后代株高、穗长和千粒重表现为正向优势,变异幅度较小;每穗实粒数和结实率虽表现相对不平衡,但均为较强正向优势;有效穗数表现较弱,为负向中亲优势。(2)籼粳衍生系杂种F1在SSR标记遗传距离0.2547~0.5660,穗长、株高、每穗实粒数、每穗总粒数、单株产量超亲优势与遗传距离极显著相关,与F1结实率、千粒重、有效穗数的杂种优势相关不显著。【结论】在一定遗传距离范围内,SSR标记亲本遗传距离与杂种优势之间有一定的相关性。     

基于InDel分子标记的籼粳杂交稻与粳粳杂交稻的杂种优势比较研究

【目的】随着籼粳杂交稻育种技术的发展与完善,直接利用籼粳亚种间杂种优势培育高产的水稻品种已成为可能。利用InDel分子标记及其成熟的技术,准确地分析品种的籼粳基因型频率、籼粳稻属性、品种类型与竞争优势水平,对籼粳杂交稻的育种与品种类别的甄别具有重要的意义。【方法】征集浙江省多家育种单位培育的24个籼粳杂交组合和粳粳杂交组合,选用18对InDel分子标记引物,采用王林友等报道的方法,检测水稻样品在InDel位点上的粳型基因频率,判别参试品种的籼粳属性。采用Nei的方法求算参试品种的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特征向量的平均分量值作平面散点图。调查或考察全生育期、株高、每穗总粒数、千粒重等10项主要农艺性状,测定小区籽粒产量及产量的竞争优势。测定InDel遗传距离与籼粳杂交组合和粳粳杂交组合竞争优势的相关性。【结果】18对InDel引物可扩增获得每个材料的籼稻特异带、粳稻特异带和籼粳杂合带型,经计算粳型基因频率,所有参试材料准确地判别出籼粳属性,并归为6类,其中12个为籼粳杂交组合,另外13个为粳粳杂交组合。经InDel标记的聚类分析,验证了上述判别的正确性。PCA分析把所有品种归入3个不重叠的区域,即籼稻区、典型粳稻与粳稻区、偏粳型与中间型区。籼粳杂交稻品种的2年小区籽粒产量分别比粳粳杂交稻品种增产12.47%和14.89%,表现十分明显的产量竞争优势。对比2类组合的10项农艺性状,籼粳杂交稻组的每穗总粒数2年分别比粳粳杂交稻品种增加32.0%和37.1,每穗实粒2年分别增加26.8%与34.4%,说明大穗是籼粳杂交稻增产的主要贡献因子。分析参试组合与嘉优2号的遗传距离（GD）及其各性状的竞争优势的相关性,结果粳粳杂交稻组合未发现有相关性,籼粳杂交稻表现为穗长和千粒重极显著呈正相关,着粒密度呈现为显著负相关。【结论】InDel分子标记技术可以有效地测定各种类型品种的粳型基因频率,并判别参试品种的籼粳属性,甄别品种的类型。籼粳杂交稻籽粒产量的竞争优势十分明显,其主要贡献因子是较大的每穗粒数。     

水稻籼粳杂交衍生系不同衍生世代产量相关性状改良效果评价

长期以来,水稻育种家就试图利用籼粳杂种优势来提高水稻产量。但在育种实践中发现,由于杂种一代存在植株过高、结实率低、生育期太长和籽粒充实度不好等四大难题,选育实用的强优势籼粳亚种间杂交稻在技术上的难度很大。本研究所用水稻籼粳亚种间杂交衍生系谱,是通过广亲和基因和恢复基因的不断聚合和累加而创制的。     

利用ILP标记分析水稻籼粳杂交亲本和衍生系的籼粳分化

 【目的】揭示水稻籼粳杂交亲本和衍生系的籼粳分化度,为培育实用型籼粳亚种间杂交稻提供理论和实践依据。【方法】以通过不断聚合和累加不同广亲和基因与恢复基因的方法,历时21年,4个育种阶段,涉及18个籼粳杂交亲本和39个衍生系为研究材料,采用籼粳特异ILP分子标记（水稻内含子长度多态性分子标记）和程氏形态指数法进行籼粳分化度检测。【结果】57个供试材料基因组DNA在所检测位点上均存在籼粳分化。18个亲本共检测出4个粳稻、5个偏粳、8个偏籼和1个籼稻类型。在18个亲本中, 明恢63和9308的粳稻成分分别为12.50%和33.33%;粳型恢复系C418的粳稻成分仅有31.25%。39个籼粳杂交衍生系共检测出1个粳稻、11个偏粳、20个偏籼和7个籼稻类型。其中,粳型衍生系明恢502的粳稻成分仅占10.42%。ILP标记法与形态指数法判定籼粳分类结果的吻合度较好,粳稻成分指数、籼稻成分指数与程氏指数综合值的相关系数分别为r=0.794**和r=-0.7662**。【结论】ILP标记具有准确检测籼（粳）成分比例的功能;研究籼粳分化可以合理解释籼粳型恢复系配组的杂交稻表现明显杂种优势的原因,对有效利用籼粳亚种间优良基因具有重要作用。     

水稻广亲和性的遗传机制及其利用

水稻籼粳亚种间杂交具有强大的杂种优势,但杂种F1的育性问题严重阻碍其杂种优势的利用,水稻广亲和性被广泛认为是籼粳亚种间杂种优势利用的关键。本文重点概述了近年来水稻籼粳亚种间广亲和性的遗传学研究以及杂种不育基因的定位、克隆及其分子机制研究进展,并探讨了水稻亚种间杂种优势育种利用中存在的问题及解决思路。     

江西双季晚稻不同纬度产量、生育期及温光资源利用的差异

【目的】研究明确江西不同纬度不同类型双季晚稻产量、生育期及温光资源利用差异,为江西双季晚稻适宜粳稻品种的科学选用提供依据与参考。【方法】以籼粳杂交稻、杂交粳稻、常规粳稻、杂交籼稻(CK)4种类型品种为材料,在江西乐平市(29.00°N,117.12°E)、上高县(28.27°N,115.12°E)、赣州市(25.81°N,114.96°E)3个试验点进行试验,比较研究双季晚稻不同类型品种在纬度上的产量、生育期及温光资源利用的差异特征。【结果】随着纬度升高,3种类型粳稻产量均增加,2013年(2014年)平均纬度每增加1°,籼粳杂交稻、杂交粳稻、常规粳稻分别增产0.36(0.32)、0.18(0.22)、0.25(0.20)t·hm~(-2)。同一纬度下,除赣州试验点杂交粳稻与常规粳稻的产量低于杂交籼稻外,其余各点均表现为籼粳杂交稻、杂交粳稻与常规粳稻产量显著高于杂交籼稻。各试验点3种类型粳稻均能安全成熟,随着纬度升高,各类型水稻播种至拔节期显著延长,全生育期天数增加;同一试验点3种类型粳稻全生育期均极显著长于杂交籼稻,主要表现在抽穗至成熟期天数的增加。3种类型粳稻光照与积温及其利用效率表现为籼粳杂交稻杂交粳稻常规粳稻杂交籼稻,在安全成熟条件下,双季晚稻生育期越长,温光资源利用率越高。【结论】江西不同纬度地区实行双季晚稻"籼改粳",可显著提高当地温光资源利用率与稻谷产量。与大面积种植的籼型杂交稻相比,在乐平与上高地区选种籼粳杂交稻、杂交粳稻与常规粳稻均具有显著的产量及温光资源利用优势;在赣州地区选种籼粳杂交稻的优势明显。双季晚稻"籼改粳"可能是提高双季稻区水稻产量的现实途径之一。     

籼粳交恢复系产量相关性状的遗传方差与杂种优势分析

利用籼粳亚种间的杂种优势是水稻超高产育种的重要途径。选择遗传差异适当的亲本配组是选育籼粳亚种间强优势组合的重要基础,双亲适度的遗传差异可有效提高杂种的结实率和产量水平,改善杂种的一些不良性状如生育期和株高超亲、籽粒充实差等,并使杂种保持强大的产量优势。     

Studies on the Growth Habits and Characteristics of Two Polyploid Indica-Japonica Hybrid Rice with Powerful Heterosis

Based on a series of polyploid indica-japonica hybrid plant lines obtained from a new breeding strategy of using double predominance of wide cross and polyploidization to breed super flee, two polyploid indica-japonica hybrids, PSR073 and PSR120 were studied in their growth periods to show the powerful heterosis in a larger scale and to study the characteristics of polyploid indica-japonica hybrids more elaborately. The leaf age, tiller growth, flowering habits, and agronomic traits of them were observed to analyze their growth habits and characteristics. The results showed that the.agronomic traits of PSR073 and PSR120, such as the plant height, panicle length, grain length, grain width, and 1000-grain weight, all acquired obvious predominance of polyploidy, and that the seed setting rate was more than 83%. No significant difference was observed between the two tetraploids and common diploids in the leaf age, tiller growth, and flowering habits. It was concluded that the characteristics of the two powerful heterosis polyploid hybrids were different from those of the polyploid rice reported earlier. Wide cross and polyploidization had no negative effects on their growth habits and characteristics; on the contrary these had powerful heterosis. This had provided theoretic and practical evidences for their application to agricultural production.     

杂交水稻超高产育种中性状选择的研究

水稻品种间及亚种间组合的单株产量及其他主要经济性状都还有很大的改良潜力。选育强优势的品种间组合仍是进一步提高杂交水稻产量的一条有效途径。根据研究结果,本文指出了选育品种间及亚种间强优势超高产组合的性状选择关键,并对亲本选配进行了讨论。杂交水稻超高产组合的选育,利用亚种间优势目前以主攻籼爪交为宜。待籼粳杂种的籽粒充实较差这一难题解决之后,再主攻籼粳交选育优势更强的超高产组合。本文还提出通过株型育种、生理育种提高籼粳杂种植株体内“源”和“流”的水平,是解决亚种间组合籽粒充实度差的可行途径。     

A Preliminary Study on the Relationship Between the Indica-Japonica RAPD Differentiation of Parents and Heterosis in Dian Type Hybrid Rice

The relationship between the indica-japonica differentiation of parents and heterosis of hybridin rice was studied with 10 sterile lines, 10 maintainer lines of the sterile lines, 38 restorer lines of Dian typehybrid rice and 40 hybrids derived from the sterile lines and restorer lines. The results indicated that there wasa parabolic correlation between the indica-japonica differentiation of parents detected by RAPD markers andheterosis of hybrid rice. When certain indica-japonica differentiation of parents exists, the percentage of com-binations with positve heterosis and the mean heterosis of hybrids were high. But that didn‘t mean too muchdifference of parents could lead to stronger hetesosis, that meant overdiffernt parents seldom bring positve het-erotic hybrids. Suitable difference of percent of indica alleles of parents of stronger heterotic hybrid was 12 -16%.     

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。     

水稻叶片几何参数的模拟分析

【目的】在生长模型输出的基础上，构建预测水稻叶片几何参数的动态模型，以便更准确地实现水稻的虚拟生长。【方法】在试验观测的基础上，分析了不同品种类型水稻分蘖与主茎同伸叶片叶长之间以及叶长与叶宽之间的定量关系，进一步耦合水稻叶龄、叶面积和茎蘖数模拟模型，进行水稻叶片几何参数变化的动态模型构建。【结果】不同品种类型水稻分蘖与主茎同伸叶片的叶长比随分蘖叶序呈二次曲线变化，叶长与叶宽的关系可用幂指数函数描述。运用独立实测资料对模型进行的初步检验显示，本模型可较好地模拟不同生长条件下水稻不同叶位叶片的几何参数。【结论】本研究构建的水稻叶片几何参数分析模型较好地体现了器官几何参数受生态环境、品种类型和栽培措施影响的形态生理规律，为水稻虚拟生长提供了可靠和普适的叶片几何特征确定方法。     

中矮秆高粱杂交种杂种优势及其产量构成因素分析

以改良恢复系与不育作不完全双列杂交，组配成15个中矮秆类型杂交种。对杂交种单株产量、千粒重、穗粒数、株高、穗长、叶面积、开花期、成熟期8个性状的杂种优势进行了研究，同时采用相关分析和通径分析法进行产量构成因素分析。结果表明：（1）不同性状杂种优势的厌上在组合间的分布各不相同。可将组合的分布分为两大类，即中亲值类型和超高亲类型。（2）相关分析表明，开花期，成熟期，穗长，千粒重，穗粒数与产量呈正相关，而叶面积、株高与产量呈负相关。（3）通径分析表明，对产量贡献较大的是千粒重和穗粒数。以这些性状作为选择指标直接选择，并协调好与穗长的关系，可以选育出高产杂交种。     

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。