两系法杂交水稻研究和应用中若干问题的思与行

指出了当前我国两系法杂交水稻研究和应用中面临的主要问题,即两系法杂交水稻体系中不育系的称谓和分类不规范,生产上利用的水稻两用核不育系育性温光反应特性研究不清楚,水稻两用核不育系繁殖和两系法杂交稻制种基地选择不当等。针对当前情形,结合多年育种实践,提出了解决这些问题的对策及措施。建议将水稻两用核不育系分为长光高温不育型、高温不育型、短光低温不育型、低温不育型等四种类型。提出了水稻光温不育机理设想,即水稻光温敏核不育系育性转换是主效不育基因与其位置相近的发育感光基因或(和)发育感温基因相互作用的结果,微效不育基因可影响两用核不育系的不育起点温度。只有深入研究光温敏型不育系育性的光温组合效应,且获得具体的光温指标,才能更好地指导两系法杂交水稻制种和不育系繁殖。提出了水稻两用核不育系育性光温特性的鉴定方法以及两系法杂交稻种子生产应根据不育系育性温光特性和历史气象资料来合理安排基地和时段。     

两系法选育杂交粳稻的实践与思考

培育两系杂交稻是作物杂交优势利用育种领域中的一项重大革新。早在 1 973年 ,石明松发现水稻光敏核不育株农垦5 8Ｓ ,并于 1 981年提出两用核不育系概念 ,杂交水稻育种开始进入一个新的阶段即两系法阶段。两系法杂交优势利用 ,因其只需要光温敏核不育系和恢复系两个育种材料而得名。光温敏核不育系在低温或短日照条件下表现可育 ,自交结实繁殖种子 ;在高温或长日照条件下表现不育 ,可以用来与恢复系制种 ,生产杂交种子。由于光温敏核不育系能一系两用 ,与三系法相比 ,生产种子少了一个环节 ,便简化了种子生产程序。尤其是光温敏核不育系由…     

水稻光温敏不育系“六圃法”提纯保真原种繁殖体系的建立与应用

【目的】水稻光温敏不育系的提纯保真繁殖对于两系法杂交水稻的发展和应用具有十分重要的意义。现有提纯繁殖技术多以防止起点温度漂移为目的,而忽视了生物学性状的提纯保真。为解决这些问题,本研究结合光温敏不育系Y58S的多年大规模原种生产实践,建立了水稻光温敏不育系"六圃法"提纯保真原种繁殖体系。【方法】该技术体系基本步骤如下:首先,直接从生产上大规模制种使用的不育系种子中取样,种植"典型单株筛选圃",进行典型单株初选;其次,通过"起点温度鉴定圃"筛选不育起点温度基本一致的核心单株,进行起点温度纯化;然后,通过"群体观察圃"、"配合力鉴定圃"和"制种试验圃"来确保光温敏不育系的遗传背景基本纯合和表型整齐一致,从而决选保真核心株系,进而获得保真核心种子;最后,建立连续稳定的品种"专一性原种繁殖圃"来实现原原种和原种的高纯度生产。【结论】实践证明,该技术体系可确保获得育性稳定、表型整齐,且遗传背景来源基本一致的光温敏不育系原种,大幅度提高水稻光温敏不育系繁殖的安全可靠性和生产效率。2008年以来,应用该技术体系生产了249万kg Y58S生产用种,基本消灭了同形可育株,纯度全部达到99.5%以上。目前这些Y58S生产用种已经全部销售给各种业公司进行杂交制种,生产的杂交种子推广1474万hm2以上。     

影响两系杂交稻制种纯度的主要原因及对策

在两系法杂交水稻制种中,光温敏雄性不育系的育性转换起点温度偏高、遗传漂移和同形可育株的产生、制种基地和制种季节安排不妥以及栽培管理措施不当是影响种子纯度的主要因素。因此,选用实用型光温敏不育系、通过核心种子生产控制不育系育性转换起点温度的遗传漂移、根据不育系育性转换温光特性选择合适的制种基地并合理安排制种季节、加强不育系育性检测和除杂、采取定向培养母本整齐群体等,是提高两系杂交水稻制种纯度的重要技术措施。     

水稻光温敏核不育机理研究进展与展望

探明光温敏核不育水稻育性转换与调控机理,是规避两系杂交水稻制种风险和保持我国杂交水稻研究领先地位的关键领域之一。综合国内外研究成果,从光温敏核不育水稻的光温反应特性、育性的遗传学、基因组学、育性转换的蛋白质组学及代谢组学等五个方面进行归纳分析,并展望了未来的主攻方向,以期为进一步深入开展光温敏核不育水稻育性转换机理的研究提供参考。     

新书推介——《两系法杂交水稻研究》

由湖南农业大学陈立云教授主编的《两系法杂交水稻研究》一书获国家科学技术学术著作出版基金资助,并由上海科学技术出版社出版发行。陈立云教授及其团队近年在水稻两用核不育系育种、育性机理、选育策略与方法,两系法超级杂交稻选育及技术路线,超高产与抗逆机理,两系法杂交稻安全高产高效制种技术和水稻两用核不育系繁殖技术,防止水稻两用核不育系不育起点温度漂变的原种生产方法等方面进行了深入全面的研     

实用籼型水稻温敏核不育系种质创制进展及未来主攻方向

不育系是杂交水稻的“芯片”,不论三系法还是两系法,品种的不断突破都取决于不育系种质的发现与持续创新。自水稻光敏核不育种质农垦58S被发现以来,水稻两系法杂种优势利用研究已历经50年,目前两系法杂交水稻已占据我国杂交水稻半壁江山。作者通过总结我国水稻光温敏两用核不育系选育历程、取得的主要成就,以及作者团队在制种安全实用籼型水稻温敏两用核不育系创制方面取得的一系列进展,提出未来实用型水稻两用核不育系育种的主攻方向。     

水稻光温敏核不育系育性转换特性研究概述

水稻光温敏核不育系分成光敏型与温敏型两个基本类型。光温敏核不育系普遍存在育性表达不稳定的现象。不育基因背景来源不同,其光温敏起点指标有差异。不育性受微效多基因控制,经多代繁殖后育性转换起点温度发生＂漂变＂,表现不育性不稳定性,不育系在起点温度上的遗传基础不纯则是导致不育性表达不稳定的内在原因。严格采用原种生产程序,可保持不育系群体育性转换起点温度的相对稳定性。     

水稻光温敏核不育系育性波动的解决途径和方法

光温敏核不育系的不育性受温度影响而波动是困扰两系法杂交水稻的一个重要问题,就怎样解决这一问题提出了看法,从育种途径上来看,可以采用选育低不育临界温度的光敏核不育系,选育抗除草剂的恢复系、选育对除草剂敏感的光温敏核不育系和选育四环素诱导不育的光温敏核不育系来保证杂种纯度,从制种技术措施上来看,必须严格遵守光温敏核不育系核心种子生产程序,选择适宜的制种地区和季节、在盛夏低温来临时采取灌水保温措施。     

水稻温敏核不育系育性转换因素及生理生化特性

综述了对水稻温敏核不育系育性转换特性及其生理生化特性的相关研究成果：光温条件、生长发育阶段、遗传背景是水稻光温敏不育系育性转换的内外因素,脯氨酸和可溶性蛋白质含量及相关酶活性变化是育性转换的主要生理生化特性表现。水稻实用型温敏核不育系不仅要求育性转换临界温度较低,同时要求具有适宜繁殖的可育温度范围,选育育性转换临界温度和生理不育温度均较低,即＂双低＂不育系,是降低两系杂交水稻制种和不育系繁殖风险的保障。     

13份玉米自交系品质性状及种子活力的配合力分析

采用NCII设计(6×7)组配42份杂交组合,采用随机区组试验,测定杂交组合的品质性状和种子活力指标,分析自交系性状配合力、遗传参数、相关系数。结果表明,组合活力指数的变异系数较大,其他性状均较小。品质性状一般配合力分析,5003改良系、Mo17变异株较优良。活力指标一般配合力分析,5003改良系、78599较优良,发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、脂肪、淀粉、蛋白质的广义遗传力和狭义遗传力均大于50%。除发芽率与发芽势、活力指数相关系数外,42份杂交组合的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数的相关系数均呈显著或极显著正相关。淀粉含量与活力指数、脂肪含量呈显著负相关;淀粉和蛋白质含量呈负相关,但未达到显著水平。     

基于野生大豆导入系的大豆粒长和粒宽的QTL分析

以野生大豆ZYD00006(父本)和绥农14(母本)为亲本构建的导入系为定位群体,群体含有102个株系,遗传图谱使用了329个SSR标记位点,针对粒长和粒宽2个籽粒性状进行定位分析。结果表明:有18个位点存在不同性状间被同时检测到的情况,其中与QTL连锁的位点Sat_227、Satt338和Satt568被2个性状同时检测到。通过比较分析也发现3个位点也同时影响着百粒重的大小,进一步通过加性效应分析表明,定位区段对粒长的影响为-10%~15.4%,定位区段对粒宽的影响为-26.72%~2.76%。明确导入位点对粒长和粒宽的影响,可以作为进一步大豆粒长和粒宽相关基因挖掘。     

60份玉米自交系种子的耐老化鉴定

选用60份玉米自交系为试验材料,通过室内高温高湿法鉴定并分析种子耐老化特性。结果表明,不同基因型玉米自交系种子在老化胁迫后,其发芽势和发芽率性状差异显著,平均值分别为10.93%和35.12%,比对照分别降低了88.0%和64.9%,相对发芽势变异幅度0～80.41%,平均为12.18%;相对发芽率变异幅度0～99%,平均为35.12%。综合发芽性状指标、方差分析和聚类分析结果,筛选出FK1239、加早19、加早32、PHRE1、加早62、吉A1035、R5117、丹598等8份耐老化玉米自交系。     

NaCl胁迫对玉米自交系种子萌发的影响

以不同玉米自交系为筛选材料,进行种子萌发期耐盐胁迫筛选研究。通过对发芽率、相对发芽率、耐性分布频度、萌发进程、相对发芽指数等指标的分析,将玉米自交系的耐盐能力划分为5个等级。极耐盐的自交系哲446、通81-248、九51、引玉2号,较不耐盐的自交系A638、司徒、1261、C91-11。     

34份花生种质休眠性筛选与鉴定

利用日晒干燥的34份花生种质进行发芽试验,初步筛选出2份休眠性差别明显的材料即休眠性强的y-1和缺乏休眠性的x-166。次年将这两份材料种植于田间,收获后在遮荫处干燥,进行萌发试验,其休眠性得到进一步确认。     

“九二○”施用方法对高异交率三系不育系原种繁殖种子纯度的影响

以高异交率三系不育系T98A和粤泰A为材料,研究了不同"九二○"喷施方法对其原种繁殖产量和纯度的影响。结果表明,不喷施"九二○"或推迟"九二○"喷施时间虽然降低了繁殖产量,但可以提高原种纯度,有利于生产高纯度的不育系种子。     

Seed Germination and Coleoptile Growth of New Rice Lines Adapted to Hypoxic Conditions

We investigated the morpho-physiological traits of rice (Oryza sativa L.) during the germination and post-germination phases to explore avoidance of hypoxic conditions. We compared four lines selected for anaerobic germination (AG lines) with the variety IR42. The germination capacity of AG lines was higher than that of IR42. The germination percentages and coleoptile elongation differed among the four AG lines; IR06F459 showed the fastest germination and rapid coleoptile elongation. The coleoptiles of IR06F459 were significantly longer than those of IR42. The α-amylase activity in germinating seeds was significantly higher in IR06F459 than in IR42. At 2 days after sowing, the sucrose and glucose concentrations in germinating seeds were higher in IR06F459 than in IR42. These results show that IR06F459, an AG line with a long coleoptile, has high α-amylase activity and high sucrose and glucose concentrations in germinating seeds. These attributes partly explain its vigorous germination and coleoptile growth under hypoxic conditions.     

杂交水稻种子特征特性研究

杂交水稻Ｆ１和不育系虽然在种性上分别具有杂种优势和不育特性，但就种子而言，其特征特性劣于常规水稻种子。主要表现为裂颖、穗发芽及带病种子的百分率较高。种子颖壳闭合不好的主要原因是不育系颖花内的浆片和小穗轴的维管束发育不良。种子的穗发芽率与“九二０”的施用量呈显著正相关（ｒ＝０．８６４０＊）。不育系的开花习性有利于种子感病。研究表明，裂颖、穗发芽和感病种子的耐贮性明显较正常的健壮种子差。在贮藏期间，种子的生活力与活力容易下降。因此，在种子生产中要控制这些种子的发生率；种子收获后要及时干燥、清选和处理。     

异交率对大豆不育系种子质量的影响及调控方法

为查明一些大豆不育系成熟期不落叶和皱缩种子比例偏高的原因,2015-2016年以低、中、高异交率的不育系和保持系为材料,分析了库源流特征和皱缩种子的产生规律,并探讨了不同调控方法对降低皱缩种子比例的有效性。结果表明:R6期开始,中低异交率不育系的叶片SPAD值下降速度明显慢于其同型保持系,而高异交率不育系的变动趋势则与保持系趋同,并且其营养器官内的NPK元素能够更快更彻底地转移至种子;皱缩种子比例偏高会显著降低种子的发芽势和发芽率,通过改变收获时期降低皱缩种子比例的效果并不明显,过早收获反而不利于种子发育;剪叶和稀植能够有效提高异交率,降低皱缩种子的比例。因此,异交率偏低导致的源库比例失衡是一些大豆不育系成熟期不落叶和皱缩种子比例偏高的直接原因,通过剪叶、稀植等方法提高不育系异交率是改善这些问题的有效方法。     

三种大豆种子贮藏蛋白亚基缺失种质的筛选与鉴定

蛋白质组分改良是国内外大豆蛋白质品质育种的研究热点之一。大豆种子贮藏蛋白主要包括11S球蛋白和7Sβ-伴大豆球蛋白,它们也是大豆蛋白营养价值和功能特性的决定组分。利用我国自然突变产生的亚基缺失体材料通过聚合育种,并经聚丙烯酰胺凝胶电泳法(SDS-PAGE)分析鉴定表明:已获得A3+α’亚基缺失、只含有β亚基、只含有α+β亚基、只含有α’+β亚基、只含有7S亚基和A5A4B3亚基缺失、A2A1aA1b含量极低、B1aB1bB2含量极低等系列单缺、双缺、多缺的贮藏蛋白亚基组成类型新种质,其中A3+α’亚基缺失、只含有α+β亚基、只含有7S亚基3种种质均能正常生长、结实,并稳定遗传;只含7S亚基类型大豆种子贮藏蛋白的7S组分总量含量最高;A3+α’亚基缺失类型大豆种子贮藏蛋白11S组分总含量最高;在11S+7S组分总量上由高到低依次是A3+α’亚基缺失类型只含7S亚基类型只含α+β亚基类型;11S/7S比值的变异范围在0.14~1.27。三种类型种质完熟期基本在105~111 d;百粒重基本一致;A3+α’亚基缺失类型大豆单株产量最高平均为55.12 g;只含α+β亚基类型蛋脂总量最低为57.6%,蛋白质含量由高到低依次为只含7S亚基类型、A3+α’亚基缺失类型、只含α+β亚基类型,脂肪含量由高到低依次为:只含α+β亚基类型、只含7S亚基类型、A3+α’亚基缺失类型。