籼粳亚种间远缘杂种优势利用途径

籼粳亚种间远缘杂种优势的利用是有效提高水稻单产的技术路线,现就其利用途径进行简要介绍,主要为三系不育系/广亲和恢复系、广亲和二系不育系/广亲和恢复系等,以供同行借鉴.     

水稻籼粳亚种间杂种优势研究利用情况

文章对水稻籼粳亚种间杂种优势研究利用情况作了概述，并就有关问题进行了讨论。     

水稻籼粳型品系亲籼性的分析

对4个不同类型的籼粳型品系与籼型常规水稻,籼型光温敏不育系杂交F1的育性进行了分析,结果表明4个籼粳型品系的亲籼性均比对照02428的高,与籼型测验种杂交产生的F1杂种表现出正常或接近正常的花粉育性和小穗育性;4个籼粳型品系与光温敏不育系杂交,F1杂种也表现出正常或接近正常的育性,表明这些籼粳型品系对光温敏不育性具有恢复能力。可以用于两系杂交水稻的育种中。     

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。     

水稻亚种间杂种优势利用研究

本试验探讨了华南双季稻区利用亚种同杂种优势的特点和问题,结果表明:当前,两系亚种问杂种一代主要存在的问题是结实率低和谷草比低;籼粳交杂种易受环境条件的影响;每穗实粒数和单株有效穗数是决定单株产量的重要因子;每穗实粒数增加的关键在于结实率的提高,本文还就提高结实率和谷草比等问题提出了意见。     

水稻籼粳交亲籼型不育系的杂种优势利用

采用珍汕97B/秀水13的后代为材料,通过回交转育,育成系列亲籼型不育系.以Ⅱ-32A为对照,按8×6不完全双列杂交,分析各不育系产量性状的遗传效应与杂种优势,评价其育种价值.结果表明:(1)产量主要性状大多受加性效应和显性效应共同控制.单株重是一个复杂性状,受显性效应控制.株高、总粒数、生育期和有效穗与结实率的表型、遗传、加性和显性相关均呈负显著或极显著相关,育种上应注意上述性状的选择,提高后代结实率.(2)株高、主穗长、粒重及生育期的狭义遗传力较高,早期选择有效;而单株重、有效穗、总粒数及结实率的狭义遗传率低,分离世代长,需高世代鉴定.(3)42个籼粳交F1中有18个组合结实率高于80%,16个组合单株重超过Ⅱ优63,杂种优势表现在单株重、株高、穗粒数等性状.     

对北方粳稻杂种优势利用若干问题的讨论

从我国杂交水稻的推广、杂种优势的普遍性、籼粳亚间杂种优势利用、光(温)敏雄性不育性、广亲和基因的利用价值等方面讨论了北方粳稻杂种优势利用的现状与问题;认为从物质积累与能量转化角度探索超高产的可行途径是今后杂交水稻和常规水稻育种研究的共同课题。     

Prospects of utilization of inter-subspecific heterosis between indica and japonica rice

The Asian cultivated rice(Oryza sativa L.) grown worldwide is divided into two subspecies, indica and japonica. It is well known that the heterosis of inter-subspecies is usually stronger than that of intra-subspecies. Since the 1970 s, indica hybrid rice, an intra-subspecific hybrid rice, has being widely used in China and even in the world. However, the inter-subspecific hybrid rice between indica and japonica is still unavailable. The major obstacle is the hybrid sterility of the inter-subspecies. In recent decades, the genetic and molecular basis of indica-japonica hybrid sterility was understood more and more clearly. Some breeding approaches for overcoming inter-subspecific hybrid sterility were proposed and used to develop the indicajaponica hybrid rice. The updated understanding will offer new approaches for development of breeding lines for overcoming indica-japonica hybrid sterility, which facilitates developing of inter-subspecific hybrid rice.     

籼型杂交稻碾磨、外观品质性状的杂种优势分析

以具有广泛代表性的4个不育系和8个恢复系为材料,采用NC 交配设计研究了9个碾磨品质和外观品质性状的杂种优势及其相关性.结果表明,垩白粒率、垩白度、糙米率、精米率和整精米率表现正向中亲优势,糙米长、糙米宽、糙米长宽比表现负向中亲优势,糙米厚无中亲优势.垩白粒率和垩白度的中亲优势最大.垩白粒率、垩白度、糙米率和精米率表现正向超亲优势,整精米率、糙米长、糙米宽、糙米厚和糙米长宽比表现负向超亲优势.垩白度的超亲优势最大.相关分析表明,在糙米率、精米率、整精米率、垩白粒率和垩白度性状方面,F1杂种与其亲本值间无相关性,而除了垩白粒率外,与中亲优势和超亲优势间的相关均表现显著或极显著的正向水平.降低糙米长的超亲优势可明显增加整精米率的超亲优势,提高糙米长、糙米宽和糙米长宽比的超亲优势可明显增加垩白粒率和垩白度的超亲优势.     

超级杂交稻杂种优势基因组水平的转录因子分析

本研究利用超级杂交稻组合两优培九及亲本(93-11、培矮64S)和已完成基因组测序的籼稻93-11和粳稻日本晴所配的籼粳杂交稻及亲本为材料,采用包含36926个单一基因的的寡聚核苷酸基因芯片进行亲本和杂交组合基因表达差异分析.结果表明在两优培九杂交组合中发现3488个差异表达基因,在Nipponbare/93-11组合中只发现有2416个差异表达基因.差异表达基因表现为多基因修饰模式,主要有加性效应,高或低亲本的显性效应,超显性和低显性.两优培九杂交组合中表现为加性效应有2317个主要差异基因,而Nipponbare/93-11组合中只有1055个主要差异基因表现为加性效应.两个杂交组合的差异表达基因的保守功能包括多个生物化学代谢途径的有关基因.比较亲本同源性基因调控区域发现大量的序列变化,这些变化在差异表达基因中更为丰富.上述发现证明了杂种优势产生的存在较复杂的分子机理.     

转ATP/ADP转运蛋白基因籼稻的初步研究

ATP/ADP转运蛋白(AATP)在质体膜上负责外源ATP的转入,直接关系到质体内ATP浓度,从而可能影响质体内相关的一些重要代谢途径(如淀粉合成).本研究利用4个转基因结构(水稻aatp正反义转基因结构和菊芋aatp正反义转基因结构),采用农杆菌介导法获得了113个转基因水稻克隆.PCR、Southern Blot验证和后代遗传分析表明,外源基因多数以较低拷贝数整合到水稻基因组中.RT-PCR相对定量检测分析表明,插入基因在水稻中高水平表达,且与内源aatp基因在转录水平上存在复杂的相互干扰,反义植株aatp的转录水平比正义株系的低.     

杂交粳稻F2代一粒双苗的倍性鉴定

从杂交粳稻3优18等8个组合的F2代中筛选一粒双苗,并对存活的双苗进行根尖染色体数目和花粉育性的观察鉴定。结果表明：在127610粒3优18F2种子中筛选到双苗16株,双苗率为0．0125％。获得的一粒双苗分为Z-A型和Z-a型两类,每苗都有独立的根系。Z-A型双苗中,Z苗和A苗的根尖染色体数目都是24;Z-a型双苗中,Z苗的根尖染色体数目是24,a苗的根尖染色体数目为12。Z-A型双苗中,Z苗和A苗植株的花药内充满了花粉粒,Z苗植株花粉完全可育,结实正常,A苗植株花粉50％可育,50％不育,与F1相同,结实正常;Z-a型双苗中,Z苗植株花药花粉和Z-A型的Z苗一样,a苗植株花药瘦小,没有花粉粒,自交不结实。     

水稻籼光交和籼籼交杂种优势的初步研究Ⅰ.杂种农艺性状的表现

对三明沙县与海南三亚两地的籼光交和籼籼交杂种的农艺性状进行了初步研究。光身稻和籼稻杂交而成的籼光交组合F1代表现为穗大粒多、米质优良、产量高,具有较好的增产潜力。其中籼光交的每穗总粒数、理论产量、增产潜力等均大于籼籼交,表现出较强的杂种优势。     

籼稻保持系穗发芽抗性的改良

对籼稻32个保持系和40个恢复系收获时休眠性进行鉴定,在保持系中没有发现强休眠性材料,大多数恢复系休眠性也较弱。采用国际水稻研究所的4个强休眠品种IR64、IR112-12、IR13427、IR1529与生产上穗发芽严重的Ⅱ32A、冈46A及其保持系Ⅱ32B、冈46B组配,研究水稻收获时休眠性的遗传特点,并在F5和BC1F4世代中获得21个对Ⅱ32A和冈46A具有保持能力的强休眠材料。     

水稻亚种间F_1杂种优势在不同播期下的表现

以６份籼型不育系和７份粳型或偏粳型广亲和系配制成不完全双列杂交，将杂种Ｆ_１及其亲本在３个播期（早播５／２０，中播６／１０，迟播６／３０）下试验．结果表明，籼粳交Ｆ_１在多数性状上其群体平均优势和群体超亲优势均随播期推迟而呈下降的趋势；Ｆ_１性状的平均基因型预测值显示了早播常出现植株偏高、剑叶披和生育期延长，而迟播导致主穗总粒数减少；Ｆ_１杂种在株高、抽穗天数、剑叶长、主穗长、主穗总粒数和着粒密度性状间均表现显著显性正相关．     

籼型三系杂交晚稻稻米品质性状杂种优势的遗传分析

以6个籼型野败三系不育系为母本,5个晚籼恢复系为父本,进行不完全双列杂交,采用朱军提出的禾谷类作物种子数量性状的遗传模型和统计分析方法对杂交晚稻稻米品质性状的杂种优势进行遗传分析.结果表明:在杂交晚稻组合F2代稻米的糙米率、精米率、整精米率、粒长、长宽比、垩白粒率、垩白度、透明度、碱消值、胶稠度和直链淀粉含量等11项品质性状中普遍存在正向平均优势;除碱消值和直链淀粉含量外,也比较普遍存在正向超亲优势.并提出了在进行三系杂交晚稻组合品质育种时,合理利用有利的正向杂种优势和避免不利的正向杂种优势的建议.     

标记辅助改良热带粳稻利用水稻亚种间杂种优势

培育亚种间杂交水稻品种是开发水稻产量潜力的一个重要研究内容。本研究通过复合杂交结合分子标记辅助选择(MAS)培育出新型的籼稻基因渗入热带粳稻品系。这些基因渗入系表现出良好的农艺性状，经RAPD标记检测，遗传上更相似于热带粳稻，大部分品系具有广亲和特性。进一步用SSR和SSR-RAPD分子标记分析这些籼稻渗入系热带粳稻与3个温敏核雄性不育系间的遗传差异性，利用具有较大的分子标记多态性的组合亲本配制杂交稻种子，鉴定获得了多个具有强杂种优势的组合。结果表明，MAS是亚种问杂交水稻育种中辅助选择杂交亲本、鉴定广亲和位点、育种品系的遗传多样性和遗传距离分析和杂交稻组合选配的有效技术手段。