野生稻在水稻优质育种中的应用
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水稻杂种优势利用现状及发展对策摘要就水稻杂种优势利用的历史与现状进行综合分析,讨论了提高杂种优势利用水平的策略,以期更好地促进中国杂交稻——杂交粳稻的发展。
关键词杂交水稻;杂种优势;杂交籼稻;杂交粳稻随着人口不断增长,耕地不断减少,粮食安全成为国家日益关注的热点问题,我国也面临着在新世纪如何保证粮食安全的问题。
水稻是世界主要粮食作物之一,中国是世界上最大的稻米生产国和消费国,有60%以上的人口以稻米为主食,稻作面积和稻谷总产量分别占全世界的23%和37%。
我国常年水稻播种面积约占全国粮食作物总面积的30%,其产量约占粮食总产量的40%[1-3]。
近年来,我国水稻单产比粮食作物平均单产高约45%,其中一个重要因素就是水稻杂种优势的利用。
杂交稻大面积的快速推广应用,大幅度地提高了我国水稻的单产和总产[4-5]。
杂交水稻的成功是农业史上的一座里程碑,它否定了“自花授粉作物没有杂种优势”的传统理论观点,大大丰富了作物遗传育种的理论和实践,具有很高的学术和应用价值,使水稻单产在矮秆良种的基础上提高20%左右,为保障我国粮食安全做出了很大贡献[6-7]。
1水稻杂种优势利用的历史与现状1.1水稻杂种优势利用的历史1926年美国琼斯(J·W·Jones)首次提出水稻具有杂种优势[8]。
后来,印度、日本、美国、国际水稻研究所(IRRI)等的一些科学家开展了水稻杂种优势利用研究,但未能应用于生产[9]。
1959年杨守仁也指出水稻具有杂种优势,特别是籼粳杂交的杂种优势更加突出[10]。
1958年日本的胜尾清开创了水稻雄性不育研究,发现中国的红芒野生稻能导致滕坂5号产生雄性不育[11]。
1966年新城长友以印度春籼钦苏拉包罗Ⅱ为母本,与台中65杂交,育成BT型台中65不育系。
1968年首先实现粳稻的三系配套,随后,日本农业技术研究所以缅甸籼稻品种里德稻与滕坂5号杂交,育成具有里德细胞质的滕坂5号不育系[12-14]。
野生稻优良基因的发掘利用研究进展在稻属(Oryza Linnaeus)中,仅2个为栽培种,其余20余种均为野生稻,包括AA、BB、CC、BBCC、CCDD、EE、GG、FF、HHKK、HHJJ 10种染色体组[1]。
我国的野生稻资源较为丰富,其中云南地区就包含了中国仅有的3种野生稻,即药用野生稻(O.officinalis Wall)、疣粒野生稻(O.meyeriana Bail)和普通野生稻(O.rufipogon Griff)[2]。
野生稻由于长期在野生状态下生长,经过抵御病虫害的侵袭和不良环境的自然选择,蕴含了大量的优良基因,是一个天然的基因宝库[3]。
但栽培稻由于长期经人为的选育和驯化,许多有利基因被定向选择而过滤掉,致使其具有传狭窄性和单一性,大大降低了抵抗病虫害侵袭和忍受各种逆境的能力。
解决此问题的有效方法,就是从野生稻中发掘栽培稻已丢失的优良基因,并应用于栽培稻的遗传育种,以拓宽其遗传基础。
现已从野生稻中发掘出抗病虫、耐旱、耐寒、高产及其他许多有用基因[4]。
对这些优良基因进行分子标记定位,有助于及时发掘并充分利用野生品种资源,为栽培稻育种做出贡献。
目前迅速发展的分子生物技术促进了这一领域的研究,现对多年来野生稻中优异基因的发掘和分子标记定位,以及这些基因在栽培稻中的转移利用作一综述。
1野生稻抗虫基因发掘及定位自20世纪70年代起,许多国家相继开展了水稻稻飞虱抗性基因的发掘工作,其中发现的部分抗性基因来自野生稻。
目前已经有10多个抗稻飞虱基因从5种不同的野生稻资源中找到并鉴定。
在澳洲野生稻(Oryza australiensis)中,发掘的抗褐飞虱有Bph10和Bph18。
其中Bph10是由Ishii et al[5]鉴定出的,是1对显性的抗虫基因,且被定位在第12号染色体上,与RG457相距3.68 cM。
研究表明:Bph10抗褐飞虱生物型1、2、3。
Bph18由Jena et al[6]鉴定出,被定位在第12号染色体上S15552和RM463之间。
水稻栽培育种的种质资源水稻是人类历史上最重要的农作物之一,它是全球粮食消费的主要来源。
第一个经济高产的水稻品种“杂交水稻”在中国被发明,从此水稻的全球产量呈现爆发式增长。
这一切离不开水稻栽培育种的种质资源。
本文将探讨水稻栽培育种中的种质资源,包括水稻种质资源种类、起源、特征以及在栽培育种中的应用。
一、水稻种质资源种类及其起源水稻种质资源是指水稻中天然存在的潜在生物学多样性,包括不同类型的基因型、生理和形态类型。
现已有超过13万份水稻种质资源被收集并储存,其中大部分来自亚洲和非洲。
这些种质资源可以分为种玉米某2021的几类,包括:1. 普通稻:常见于亚洲和非洲,一般需要泥涂田,密植,生长期较长。
2. 粳稻:生长期短,一年可以做两季,适合在中国和日本等地种植。
3. 糯稻:粘性大,口感好,主要分布在东南亚、南亚、南部中国和非洲的热带和亚热带地区。
4. 野生稻:野生稻是水稻家族其他野生物种的近缘杂交体,是半野生水稻。
野生稻具有抗性、耐盐、耐旱、耐病、粮食品质、活力等重要特性,因此被广泛应用于水稻育种。
以上四类水稻种质资源在种质特性和适应性上存在巨大差异,是水稻栽培育种研究中不可或缺的种质资源。
二、水稻种质资源的特征及应用水稻种质资源具有以下特征:1. 生长期、生理和形态特征不同:不同的水稻种质资源生长速度、叶形、茎高、灌浆期长短等特点不同。
2. 抗逆性和耐胁迫性较强:野生稻和其它特殊类型的水稻种质资源具有一定的耐旱、耐盐碱、耐虫害、抗病毒、抗癌、抗致癌等特性,已经成为抗逆性育种的重要种质资源。
3. 遗传多样性丰富:水稻种质资源的遗传多样性也非常丰富,水稻杂交所需要的千万级别的种质资源就来自于水稻的这种丰富多样的遗传多样性。
水稻种质资源在水稻育种中的应用范围广泛。
它们可以提供抗虫害水稻、抗病毒水稻、耐盐碱水稻、抗旱水稻、重度疫苗水稻、红色稻、黑色稻等新品种的育成线索,为育种培育提供重要的基础材料。
三、水稻种质资源保护与利用随着社会的发展,农地和生态环境的持续恶化,水稻种质资源保护和利用变得越来越重要。
分子标记辅助育种技术分子标记辅助育种技术是在水稻、小麦、玉米、大豆、油菜等重要作物上,通过利用与目标性状紧密连锁的DNA分子标记对目标性状进行间接选择,以在早代就能够对目标基因的转移进行准确、稳定的选择,而且克服隐性基因再度利用时识别的困难,从而加速育种进程,提高育种效率,选育抗病、优质、高产的品种。
(一)发展回顾我国的农作物分子标记辅助育种的研究始于90年代初,在过去的近十年时间里,取得了重要的研究进展:1.构建了水稻等作物的染色体遗传图谱;2.构建了水稻染色体物理图谱;3.利用分子标记对我国作物种质资源遗传多样性进行了初步的研究;4.对一些重要的农艺性状进行了定位、作图与标记,相应的基因克隆已在进行。
在基因组计划开展以来的短短的几年时间内,主要农作物的遗传连锁图的绘制均已完成。
1996年我国用RFLP标记对水稻进行作图,构建了水稻12条染色体的完整连锁图。
此后,又构成了有612个标记的水稻遗传连锁图,较好地满足水稻遗传育种工作的需要。
除水稻之外,还绘制了谷子的RFLP连锁图。
构建了大豆分子标记遗传框架图、小麦野生近缘植物小伞山羊草的连锁图以及小麦的第1、第5、第6染色体部分同源群RFLP连锁图等。
1997年,利用广陆矮4号水稻品种构建的BAC文库,建立了631个长度不同的跨叠群。
用水稻遗传图谱上的RFLP标记及STS标记确定了631个跨叠群在水稻12条染色体上的位置,绘制出了水稻的染色体物理图。
该物理图长为352284Kb,覆盖了水稻基因组的92%。
我国近年来对作物的重要性状,如育性基因、抗性基因及产量性状基因的作图与标记方面开展了大量研究工作。
在育性方面,找到了与光敏核不育水稻的光敏不育基因位点连锁的RFLP标记。
定位了水稻不育系5460F的育性隐性单基因tms1,并找到与之紧密连锁(1.2cM)的RFLP标记。
定位水稻野败不育系恢复基因的两个主效基因Rfi3和Rfi4,初步确定了与其中Rfi3基因紧密连锁(2.7cM)的RFLP标记,并已转化为STS标记。
广西野生稻资源保护现状及育种应用研究进展邓国富;张宗琼;李丹婷;陈成斌;秦学毅;黄大辉【摘要】广西是我国现存野生稻分布点最多的省(区)之一,野生稻资源丰富.文章介绍了广西野生稻资源保护概况、野生稻优异基因挖掘与评鉴情况及野生稻育种应用现状,认为稳定经费支持力度,加强对广西野生稻资源收集及原位、异位保护的力度,建立健全资源共享平台及合作模式是可持续利用研究的重要保障,今后应利用现代分子生物高新技术加大对广西野生稻资源抗虫、抗病、抗胁迫等优异基因资源的评鉴、定位和克隆,利用连续回交、复交及分子标记辅助选择等手段,加快野生稻优异种质资源在水稻育种和材料创新上的应用.%Because of its abundance in wild rice resources, Guangxi is known as one of the best wild rice production provinces (region). Based on the brief introduction of Guangxi wild rice resources, the quality of wild rice gene as well as its application status were explored and evaluated. It was induced that the sustainable utilization and research of wild rice could be achieved by stabilizing funds support, strengthening collection, exercising conservation of wild rice resources, establishing resources sharing platform, and improving cooperative model. In the future, modern molecular biological high-tech should be introduced to evaluate, localize, and clone quality wild rice gene in order to combat against insect pests, diseases, and stresses. Furthermore, consecutive backcross, multiple cross, and molecular marker-assisted selection should be adopted to accelerate the use of elite wild rice resources in rice breeding and material innovation.【期刊名称】《南方农业学报》【年(卷),期】2012(043)009【总页数】4页(P1425-1428)【关键词】野生稻资源;保护现状;育种应用;研究进展;广西【作者】邓国富;张宗琼;李丹婷;陈成斌;秦学毅;黄大辉【作者单位】广西农业科学院水稻研究所/国家水稻改良中心南宁分中心,南宁530007;广西农业科学院水稻研究所/国家水稻改良中心南宁分中心,南宁530007;广西农业科学院水稻研究所/国家水稻改良中心南宁分中心,南宁530007;广西农业科学院水稻研究所/国家水稻改良中心南宁分中心,南宁530007;广西农业科学院水稻研究所/国家水稻改良中心南宁分中心,南宁530007;广西农业科学院水稻研究所/国家水稻改良中心南宁分中心,南宁530007【正文语种】中文【中图分类】S511.0240 引言野生稻是稻属野生稻种的简称,是稻种资源的重要组成部分,是水稻品种改良、培育新品种的重要基因源,也是保证世界粮食安全的重要物质基础。