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。     

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。     

水稻亚种间杂种的不育性及其与性状杂种优势的关系

籼×粳、籼×爪和爪×粳的不完全双列杂交F1的平均小穗不育率分别为49.4％、36.1％、38.9％,爪哇类型表现为籼粳的中间类型。爪哇类型参与的杂交组合平均小穗不育率最低(37.9％),籼型和粳型参与的杂交组合小穗不育率相近,分别为44.9％和44.2％。亚种间杂种绝大多数农艺性状都测定有杂种优势。性状杂种优势与杂种小穗不育率的相关不显著,表明水稻亚种间杂交并非亲缘关系愈远性状杂种优势愈强,杂种优势和远缘品种间分化程度取决于相对独市的基因系统。讨论了水稻杂种优势利用存在的问题及改进杂种优势利用的策略。     

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。     

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。     

籼爪交恢复系亚恢671的选育与利用

亚恢671系宁德市农科所利用多系1号与籼爪交恢复系亚恢420杂交,经多代稻瘟病抗性和株型、叶态鉴定筛选,培育而成的籼爪型恢复系。用该恢复系配组的杂交稻组合特优671表现高产、稳产、熟期适中、米质较优,2004年通过福建省品种审定委员会审定。     

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。     

水稻粳型亲籼系选育体系研究

对水稻粳型亲籼系的应用价值及其选育体系进行了讨论。认为：１．粳型亲籼系与籼稻杂交是利用籼粳交Ｆ１杂种优势和培育籼粳交纯系品种的有效途径;２．粳型亲籼系应有较多的粳性状,与籼稻的亲和力高,配合力好,道理高,抗性好,适应性强;３．选育粳型亲籼系的亲本应以偏粳型或中间型为材料为主;４．育种方法应以杂交育种为主,后代鉴定与选择中,粳型性的鉴定应以形态指标为主,杂种亲和性鉴定应以结实率为主,杂种优势以产量为     

亚种间杂交中稻新组合“特优671”的选育研究

利用籼爪杂交育种技术育成的亚恢671与龙特甫A配组育成亚种间杂交中稻新组合特优671,2002~2003年的平均单产为8395.95kg/hm2,具有高产、稳产、适应性广等特点。介绍了其选育过程,并对其产量构成因素进行了分析,提出了高产栽培的技术要点。     

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。     

籼粳交后代亚种分类性状与经济性状关系的研究

在对水稻籼粳交F1、F2 代及籼粳杂交育成品种进行分类的基础之上 ,分析籼粳交F1、F2 代及籼粳杂交育成品种亚种分类性状与经济性状的相关关系。研究结果表明 :籼粳交F1、F2 代及籼粳杂交育成品种亚种分类性状与主要经济性状存在密切的相关关系 ,依据这些相关关系可以利用程氏指数亚种分类性状进行籼粳杂交亲本和杂交后代的适宜选择     

云南省稻瘟病菌生理小种的演变

汕优５５９是江苏沿海地区农业科学研究所用籼掺粳恢恢交低世代测鉴法育成的强优恢复系盐恢５５９与珍汕９７Ａ配组育成的杂交籼稻新组合。借鉴籼粳亚种间杂种优势理论,选用籼掺粳育成的优质抗病恢复系作亲本,采用恢恢交的方法,聚合籼、粳及优质、抗病基因,改良恢复系...     

水稻广亲和品系HDH73的创制和鉴定

水稻(Oryza sativa L.)籼粳亚种间杂种优势的利用研究是提高水稻单产的重要途径之一,结实率偏低是亚种间杂种优势利用的主要障碍,利用广亲和基因可以有效地解决亚种间杂种不育性问题。以甬优4949为材料,利用花药培养技术创制出了1份综合性状较好并携带有广亲和基因的中间材料HDH73。水稻高通量SNP分型结果表明,HDH73的籼粳属性为偏粳型;利用籼粳之间具有多态性的SNP标记分析,HDH73的粳型成分约占2/3。利用籼稻不育系广3S和粳稻长粒粳S分别与HDH73配制杂交组合,广3S/HDH73和长粒粳S/HDH73在生育期、植株株高等方面与现有的中籼杂交稻组合相当,结实率正常可育。说明可以利用HDH73作为供体材料用于广亲和品种的选育,最终选育出籼粳亚种间杂交组合。     

水稻籼粳亚种间杂种不育性的研究进展

克服杂种不育性是利用籼粳亚种间杂种优势的关键。由此对水稻亚种间杂种不育性的原因、细胞学基础及两种主要基因遗传模式进行了总结,并详细综述了利用“亲和基因”克服籼粳杂种不育性的两种有代表性的学说-广亲和基因和特异亲和基因分子定位的最新研究进展,并提出了两“亲和基因”共同利用的初步设想:将聚合了Si等位基因的粳型亲籼系与聚合了不同广亲和基因(中性亲和基因的广亲和力强、亲和谱广泛的粳型品种进行杂交和回交,选育出聚合不同广亲和基因和Si等位基因的粳型亲籼系,再与籼稻品种杂交,真正实现直接利用籼粳亚种间杂种优势。     

栽培稻的籼粳分化与杂交育种研究进展

籼粳稻杂交后代易产生超亲变异和优势,蕴藏着巨大的遗传潜力.水稻产量的进一步提升寄希望于籼粳亚种间杂种优势的直接利用,但实现这一目标还面临着许多困难,解决途径有赖于对籼粳分化与杂种优势机理的深入研究.对亚洲栽培稻的起源与分化、籼粳稻分类的方法与评价、籼粳稻杂交育种的历史、存在的主要问题与解决途径、籼粳分化程度与杂种优势的关系、籼粳稻杂交后代中亚种特性与经济性状的关系及生态环境对籼粳交后代的影响等方面的研究进展进行了回顾与展望,为超级稻选育中籼粳亚种间杂种优势的直接利用提供科学依据与参考.     

高产优质多抗杂交籼稻新组合天丰优269的选育及应用

1选育经过天丰优269(原名盐优269)系江苏沿海地区农科所用广东省农科院育成的天丰A,与我所自育恢复系盐恢269配组,于2002年育成的高产优质多抗三系杂交籼型水稻新组合。其自育恢复系盐恢269,于1995年夏,用盐恢559做母本,盐恢469(本所中间材料)做父本,配置杂交姐合,获杂交种26粒,同年冬带至海南三亚种植F1,混收种子。1996年夏,在本所种植F2,群体分离类型较多,表现穗大粒多,结实率高,后期熟相好,选留优良单株10个;同年冬带至海南三亚种植F3株系,选优良单株6个。1997年夏,在本所种植F4株系,选优良单株8个;同年冬在海南三亚种植株系圃,选优良…     

水稻籼粳指数鉴定方法及亚种间杂交的分子辅助育种

籼粳交F1株高、生育期超亲、结实率低、子粒充实度差是长期困扰水稻(Oryza sativa L.)亚种间杂交育种的几大难题。通过对水稻籼粳指数鉴定方法的发展、遗传距离与杂种优势关系的研究进行总结,并结合株高、抽穗期、育性基因及库源关系等方面的研究进展,讨论分子标记方法在水稻育种工作中的应用前景,以期为水稻籼粳亚种间杂种优势利用提供一定的参考价值。     

籼粳重组自交系亲本籼粳特性与杂种优势的关系

为了提高两系杂交稻亚种间杂种优势利用的预见性,以5个两用核不育系和9个籼粳程度不同的重组自交系为材料,研究了亲本籼粳特性与杂种优势的关系。结果表明,F1杂种产量优势与亲本籼粳特性之间以第1~2穗节长鉴定的籼粳特性较好地表现出籼粳差异与产量优势的关系,父本籼粳特性是以籼性越强的杂种优势越大,母本则以粳性越强的杂种优势越大;粳性的增强是有利于每穗实粒数、有效穗数、结实率和千粒重优势的提高,而籼性的增强是有利于每穗总粒数和着粒密度优势的提高;籼粳亚种杂种优势的利用应以培育粳型亲籼系不育系和优良的籼型恢复系(父本系),采用粳母籼父配组方式的利用途径。     

远缘杂交与生物技术相结合选育成功水稻籼粳型新品种“金优1号”

<正> 水稻的常规稻和杂交稻的育种研究,基本上仍以品种间间杂交为主,所选育出的新品种和新组合,在产量等主要经济性状上出现了徘徊状況,适应不了水稻生产进一步发展的需求. 多年来育种界提出利用籼稻与粳稻亚种间的杂种优势的设想,并进行了大量的试验研究.由于结实率和稳定性等方面的问题至今得不到理想的解决,这一设想尚无法在生产上大面积加以直接利用. 近年来我们利用组织培养等生物技术,将籼粳稻亚种间杂种一代F_1的优势加以部分地稳定,已培育成功籼粳型水稻新品种“金优1号”.它的选育过程是,1987年早季进行籼粳稻杂交:金早4号×金粳1号(两个亲本都是我所选育的新品种).1987年晚季种植杂种     

籼粳杂种不育的遗传分析和候选基因鉴定

【目的】籼粳亚种间杂交F₁的育性问题严重阻碍了亚种间杂种优势的利用,探究籼粳杂种不育的遗传机理,挖掘新的籼粳杂种不育调控基因,为促进籼粳杂种结实率遗传改良提供理论依据。【方法】粳稻品种Sasanishiki和籼稻品种Habataki杂交后,采用单粒传法自交10代,获得包含95个株系的稳定遗传重组自交系(RIL),基于Illumina平台,对双亲和RIL进行高通量测序,在全基因组水平分析RIL中Habataki血缘的分布与比例,进而鉴定偏分离区域作为潜在的籼粳杂种不育位点。同时,剖析“全球3000份水稻核心种质资源重测序计划”中典型籼粳稻基因组变异数据,对群体水平进一步验证并趋近目标育性基因区域。最终通过序列比对锁定籼粳杂种不育候选基因。应用CRISPR基因编辑技术进行定点基因敲除,对目标基因进行功能验证。【结果】Habataki和Sasanishiki的杂交F₁在穗数、每穗粒数和千粒重上体现出明显的杂种优势,但其结实率显著降低,I₂-KI镜检发现F₁花粉育性显著降低。RIL的全基因组高通量测序在第1...