水稻分子育种技术的研究进展

水稻转基因育种的研究进展与应用现状刘志宏1　田　媛2　陈红娜1　周志豪1　郑　洁2　杨晓怀1（1深圳市农业科技促进中心，广东深圳518000；2暨南大学食品科学与工程系，广东广州510632）摘要：随着生物技术发展的不断深入，我国水稻种业的发展也面临着全新的机遇和挑战。

目前，改善水稻品种质量的主要方法有分子标记技术、基因编辑技术和转基因技术。

其中，转基因水稻是利用生物技术手段将外源基因转入到目标水稻的基因组中，通过外源基因的表达，获得具有抗病、抗虫、抗除草剂等优良性状的水稻品种。

近年来，国内外在采用转基因技术进行水稻育种，提升水稻产量、改善水稻品质方面具有较多的研究进展。

在阐述转基因技术工作原理的基础上，概述国内外利用转基因技术在优质水稻育种方面的研究进展，进一步探究转基因技术在我国水稻育种领域的发展前景。

关键词：转基因育种；水稻；病虫害；除草剂Research Progress and Application Status of Rice Transgenic Breeding LIU Zhihong1，TIAN Yuan2，CHEN Hongna1，ZHOU Zhihao1，ZHENG Jie2，YANG Xiaohuai1（1Shenzhen Agricultural Technology Promotion Center，Shenzhen 518000，Guangdong；2Department of Food Science and Engineering，Jinan University，Guangzhou 510632）水稻（Oryza sativa L.）作为世界上重要的粮食作物之一，为世界超过1/3的人口提供了主粮，全球种植面积约1.4亿hm2[1]。

“十二五”以来，我国水稻产量连续稳定在2亿t以上[2]。

水稻作为我国的主要粮食作物，在我国粮食生产领域占据着十分重要的地位，水稻品种改良仍是保障种业持续发展和国家粮食安全的重点。

水稻粒型调控机制及相关基因在育种中应用研究进展水稻粒型是指水稻颖壳内的稻谷形状和大小，与水稻产量和品质密切相关。

水稻粒型调控机制主要包括颖稃和花器官发育以及内源激素信号调控等。

近年来，随着分子生物学和遗传学的发展，水稻粒型调控机制的研究取得了显著进展，并且已经成功应用于育种实践中。

颖稃是影响水稻粒型的重要因素之一、研究发现，颖稃的发育受到多个基因的调控。

例如，Hd6基因编码的E3连接酶是水稻颖稃大小的主要控制基因之一，通过介导蛋白质降解调控颖稃发育过程。

此外，OsMADS1和OsMADS6基因调控颖稃发育也起到重要作用。

这些研究为深入探究颖稃发育机制提供了重要的理论基础。

水稻花器官发育过程也对粒型具有重要影响。

花器官发育的关键是融合作用和自什作用之间的平衡。

在典型杂交水稻品种中，柱头的延伸程度和花粉发育时间的错位是控制籽粒形态的重要因素。

研究表明，QTSV2、SPS1和GS2等基因调控花器官发育过程中的融合作用和自什作用。

如通过对QTSV2基因的突变，可以显著改变花器官的形态，从而影响籽粒形态。

除了颖稃和花器官发育的调控，内源激素的信号也在水稻粒型调控中发挥重要作用。

植物内源激素主要包括生长素、赤霉素、细胞分裂素、激动素和脱落酸等。

这些激素通过上下游信号转导调控多个基因的表达，从而影响水稻粒型的形成。

例如，赤霉素参与了水稻颖稃发育的调控，而细胞分裂素则调控了颖稃和花器官的大小。

综上所述，水稻粒型调控机制的研究取得了重要进展，并且已经在育种中取得了具体应用。

未来，随着深入研究的继续进行，相信水稻粒型调控的研究会为水稻产量和品质的提高提供更多的理论依据和技术支持。

国内外水稻育种研究现状水稻是我国的主要经济作物，也是全球重要的粮食作物之一、为了提高水稻的产量和品质，水稻育种研究一直是科学家们关注的重点。

在国内外，水稻育种研究取得了一系列重要的进展和成果。

在国内，水稻育种研究面临的主要问题是如何提高水稻的产量和抗病性。

一方面，通过培育优良品种和选种技术的应用，中国水稻的品质和产量得到了显著提高。

例如，通过选育高产优质的超级杂交稻品种，中国水稻产量从上世纪70年代的2000万吨增加到了目前的2.5亿吨。

另一方面，水稻病虫害是影响水稻生产的重要因素之一、国内研究人员通过遗传育种、分子标记辅助育种等方法，培育出多个抗病虫品种，如抗白叶枯病水稻品种“广光278”和抗稻纵卷叶螟杂交水稻“无锡优香1号”，有效提高了水稻的抗病虫性能。

在国外，水稻育种研究主要集中在提高水稻的适应性和品质方面。

由于气候变化和土壤质量的差异，不同地区对水稻的要求也不尽相同。

国外研究人员通过采用传统育种和基因工程技术，培育出了一批适应不同环境条件的水稻品种。

例如，在非洲，在干旱和高温条件下生长的水稻品种的研究取得了重要进展。

此外，国外研究人员还积极探索提高水稻品质的研究方向。

他们通过改良米粒的形状、颜色和口感等特性，提高了米的食用价值和市场竞争力。

总的来说，国内外的水稻育种研究都取得了显著的成就。

国内的研究主要侧重于提高水稻的产量和抗病性，而国外的研究则更加注重提高水稻的适应性和品质。

然而，值得注意的是，随着全球气候变化和人口增长的压力加大，水稻育种研究面临着新的挑战。

未来，水稻育种研究需要更加注重提高水稻的适应能力，探索新的育种方法和技术，并加强国际合作，共同应对全球粮食安全的挑战。

黑龙江农业科学２０１２（２）：１４２～１４５Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ水稻分子标记辅助育种研究进展王彤彤（黑龙江省农业科学院耕作栽培研究所，黑龙江哈尔滨１５００８６）摘要：为充分挖掘水稻分子标记辅助育种的潜质，分析了分子辅助育种较常规育种方法的优点，常用的分子辅助育种技术（ＲＦＬＰ、ＲＡＰＤ、ＡＦＬＰ、ＩＳＳＲ）及优点和不足，同时阐述了通过分子标记辅助选择育种方法培育或改良现有水稻品种的产量、品质以及抗病虫性等成果。

关键词：水稻；分子辅助育种；品种改良；现状中图分类号：Ｓ５１１．０３５．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－２７６７（２０１２）０２－０１４２－０４收稿日期：２０１１－０８－０８作者简介：王彤彤（１９８３－），男，黑龙江省哈尔滨市人，学士，研究实习员，从事水稻生物技术研究。

Ｅ－ｍａｉｌ：ａｃｉｅｒｗａｎｇ＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｍ。

水稻作为中国粮食作物之首，其稳定的产量，是保证国家粮食安全的重要指标之一。

自改革开放以来，城市化建设的成绩是有目共睹的，然而所带来的问题也层出不穷，农业可以说是受到影响最大的，气象灾害频发、耕地面积下降、环境污染加剧、农村人口骤然减少，都成为了国家粮食安全的隐患，所以提高单产，有效地利用有限的耕地、人力、生物等资源，实为第二次绿色革命的根本宗旨。

转基因技术可以说是人类现代史的一个里程碑，然而，社会各界对其安全性始终表示怀疑，虽然欧美很多国家已经允许转基因农业产品在有效的监管控制下商业化运营，但更多国家依然保持观望态度。

如何将新型的生物技术更加有效又十分安全地应用到育种上去成为了新的课题。

分子标记辅助育种（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ｍａｋｅｒ　ａｓｓｉｓｔｅｄ　ｂｒｅｅｄ－ｉｎｇ）即有这种潜质。

１　分子标记辅助育种技术的四大优点１．１　针对质量性状的选择常规杂交育种通过对其表现型常年多次重复的观察是可以获得其纯合植株的。

水稻分子育种技术的研究进展水稻是世界上最重要的粮食作物之一，其主要种植区域位于以亚洲为主的发展中国家。

然而，水稻的生长周期长，产量低，受环境因素的影响较大，对农民经济收益的影响也很大。

随着技术的飞速发展，水稻分子育种技术被认为是提高水稻产量和抗病能力的一种重要手段。

本文将介绍水稻分子育种技术的研究进展。

一、分子标记辅助选育分子标记辅助选育是指利用各种分子标记技术对遗传多样性、遗传连锁和精细定位等进行分析，以加速选育进程和提高选育效率的一种技术手段。

该技术不仅可以加速选育进程，提高选育效率，还可以避免一些传统选育方法中所存在的问题。

例如，基于分子标记技术的QTL定位和克隆，科学家可以更加精细地进行杂交组合和种质筛选，进而有效地提高育种效率。

此外，该技术还可以通过对水稻基因组中的微卫星标记、单核苷酸多态性标记和功能基因标记等进行分析，为杂交组合和种质选择提供更加准确的遗传背景信息。

因此，基于分子标记辅助选育的水稻育种工作得到了广泛关注和研究。

二、利用CRISPR-Cas9技术改良水稻基因CRISPR-Cas9技术是一种基于剪切目标DNA的精准基因编辑技术。

它可以通过人工设计的小RNA分子对特定基因进行靶向编辑，从而产生特定的基因改变。

该技术可以被应用于水稻的基因编辑和纯化。

例如，一种名为OsPPR736的基因被证明可以调控水稻的光合作用和呼吸作用，并影响大米质量和产量。

科学家利用CRISPR-Cas9技术成功对OsPPR736进行了靶向编辑，从而获得了产性状良好、产量更高的水稻品种。

类似地，该技术还可以用于改良水稻质量、耐旱、抗虫等性状，具有广泛的应用前景。

三、利用转基因技术提高水稻产量转基因技术是指利用外源基因对目标物种的基因进行改造和调节的一种技术。

在水稻中，转基因技术可以被用于提高其产量和改善其抗病性。

例如，水稻负责光合作用的基因被植入到水稻中，从而增强光合作用的效率，提高水稻的生产力。

此外，一些抗病基因和逆境响应基因也可以通过转基因技术进行提高，使水稻获得更好的抗病和逆境能力。

C4 水稻的研究现状及机制
C4水稻的研究现状及机制如下:
C4水稻的研究在近年来取得了一定的进展。

C4水稻的研究目标是实现高光效和高产量的杂交稻，以适应气候变化和人口增长对粮食安全的需求。

目前，C4水稻的研究主要集中在育种、基因编辑、生物技术等方面。

在育种方面，研究者通过传统育种方法和现代分子育种技术。

培育出了一些具有C4光台作用的优异水稻品种。

这些品种在光合作用效率、产量、抗逆性等方面表现出了较好的潜力。

在基因编辑方面，研究者利用CRISPR-Cas9等基因编辑技术，对水稻基因组进行精确的编辑和改造，以提高其光合作用效率和产量。

目前，已经有一些研究团队成功地实现了对水稻基因组的编辑和改造，为C4水稻的研究提供了新的工具和手段。

在生物技术方面，研究者通过基因转移和表达调控等技术，实现了对水稻光合作用途径的优化和改造。

这些技术可以进一步提高光合作用效率和产量，为C4水稻的研究提供了新的思路和方法。

至于C4水稻的机制，它涉及到一系列复杂的生物化学过程。

在光合作用过程中，C47水稻能够通过一系列生化反应，将大气中的二氧化碳转化为有机物，并将其存储在植物体内。

这种机制可以提高光合作用效率，塔加植物对光能的利用率。

从而提高产量。

此外，C4水稻还具有较高的水分利用效率和抗送性等特点，这些特点为其适应不同的环境提供了有利条件。

总体来说，C4水稻的研究仍然处于探索阶段。

但已经取得了-些重要的进展。

随若科技的不断进步和创新，相信C4水稻的研究将会取得更多的突破和成果。

分子标记技术在水稻育种研究中的应用Sheng摘要:判别水稻育种亲本的籼、粳属性\稻瘟病和白叶枯病的防治都是育种工作的焦点,利用分子标记辅助选育能准确高效鉴定水稻材料的籼粳属性以及选择与改良稻瘟病和白叶枯病的抗性植株,为水稻籼粳亚种间杂种优势的利用以及培育新品种提供了新的方法和手段.关键字:分子标记;籼粳鉴定;InDel;白叶枯病;稻瘟病翻页之后前言水稻是我国最重要的粮食作物, 在长期的栽培驯化过程中，形成了明显的遗传分化，其中籼粳亚种的分化是其分化的主流。

由于籼粳亚种间具较远的遗传关系，两者间的杂种一代比品种间杂种具更大优势，若能成功利用，预计理论产量可超过现有高产品种30% ～ 50%。

要有效利用籼粳亚种间杂种优势，要先正确判别育种亲本的籼粳属性。

传统的鉴定方法易受生长环境影响.以程氏指数法为主的形态学指标的判别需要操作者具有一定的经验,利用DNA 水平分子信息的多态性区分籼粳稻是近年来兴起的新技术，并伴随着水稻基因组学的发展而不断创新［1］。

随着水稻和高产栽培措施的推广, 稻瘟病和白叶枯病等病害呈不断加重的趋势, 已成为水稻生产的主要障碍, 每年都造成严重的经济损失。

水稻对稻瘟病和白叶枯病持久抗性的问题一直未取得突破性的进展。

传统选育方法依赖于抗性鉴定和表型选择, 不仅周期长而且受许多条件的限制。

建立在以DNA多态性为基础的分子标记技术的发展和应用, 为持久抗性的研究提供了一种非常有用的工具［2-3］。

一分子标记辅助育种简介1\选择的前提条件及其优越性作物相关性状特异高效分子标记是MAS操作的关键基础。

MAS成功与否主要决定于准确定位QTL/主效基因的多态性标记遗传图谱、标记与QTL/基因间的紧密连锁程度、标记和基因组间有一定的重组率等［4］。

MAS的最终目标是寻找最感兴趣的等位变异基因和从分离群体中选择最理想的个体，这些个体以植物部分或全基因组等位组成为基础。

分子标记辅助育种选择依据与目标基因紧密连锁的分子标记对目标性状进行间接选择,实现了表现性选择到基因型选择的根本转变,在作物育种中显示出了其独特的优越性,具体表现在可克服性状表现型鉴定的困难\允许早期选择\允许更广泛和更加强度的选择\可进行无破坏性的性状评价与选择\可加快育种进程\提高回交育种效率［5-6］.2 \类型简单重复序列（SSR）是农作物中主要广泛应用的标记方法，重复性好，共显性、可遗传、相对简单便宜，且具高多态性。

水稻育种技术的研究水稻是我国人民的主要粮食作物之一，其栽培历史可追溯到数千年前的黄河流域。

如今，随着国家现代化进程的加速，对于水稻生产高产、多产的要求也越来越高。

针对这种情况，水稻育种技术已经成为当前科学研究领域中的一个热门话题。

本文将探讨水稻育种技术的研究进展及未来的展望。

一、水稻育种技术的历史自20世纪50年代以来，人们开始了解水稻育种技术，这项工作在20世纪60年代迅速发展。

水稻育种技术涉及到各个方面的学科，例如生物学、农学、化学等等。

通过栽培新的高产高效的水稻品种，可以为我国的农业生产提供更多的帮助，带来更好的社会效益。

二、水稻育种技术的现状近年来，我国在水稻育种技术方面已经取得了许多重大的成果。

例如利用分子生物学技术对水稻基因进行研究，开发出可耐受低温和干旱的新品种。

此外，人工智能技术也为水稻育种带来了新的突破。

通过使用计算机模型进行水稻育种，可以大大缩短研究周期，并提高精度和效率。

三、未来的展望随着科学技术的不断发展，未来水稻育种技术也会不断更新。

例如针对日益严峻的气候变化，将会开发出更加相应的高温耐性、干旱耐性和抗病性的品种。

同时，将会探索出更优秀的基因编辑工具，为水稻育种提供更广的应用范围。

四、水稻育种技术的意义水稻育种技术对于多方面的意义十分重大。

通过改良水稻品种的产量和品质，可以提高我国的粮食自给率，从而保证粮食供应的稳定性。

同时，水稻育种技术的发展还可以增加农民的收入，提高农业生产的经济水平。

值得一提的是，水稻育种技术还可以使我国的农业产业更加现代化，向着更加社会化和高效化的方向发展。

综上所述，水稻育种技术的研究目前正处于一个高速发展的阶段，其意义和贡献不可低估。

通过持续的研究和发展，相信未来水稻育种技术一定会实现更重大的突破。

水稻分子育种技术的研究进展水稻分子育种技术是目前水稻育种中最为先进的技术之一。

它是利用分子遗传学方法改良水稻品种、提高其产量、品质、抗病性和适应性的一种方法。

水稻作为世界上最主要的食物作物之一，其育种技术也十分重要。

本文将详细介绍水稻分子育种技术的研究进展。

一、水稻基因组测序技术的研究进展水稻基因组测序技术是分子育种技术的基础。

2002年，国际水稻基因组组织 (IRGSP) 完成了水稻品种日本晴的全基因组测序工作，标志着水稻分子育种技术进入了一个新的发展阶段。

在此基础上，人们可以更好地探索水稻基因组结构和功能，提高水稻育种效率。

目前，全球已有数百个水稻品种基因组序列被测序，这使得人们对水稻基因组结构和功能有了更深入的了解。

通过基因组测序技术，人们已经找到了许多与水稻产量、品质、抗逆性等相关的基因，这为水稻分子育种提供了新的思路和方法。

二、水稻分子标记辅助育种技术的研究进展水稻分子标记辅助育种技术是利用分子标记对水稻进行育种改良的一种方法。

分子标记是一种基于 DNA 序列变异的分析方法，可以高效、准确地检测不同基因型之间的差异。

水稻分子标记辅助育种技术可以快速筛选优良基因型，降低育种周期，提高育种效率，取得了显著的研究进展。

近年来，大量的水稻分子标记已经被研发出来，如 SSR 标记、SNP 标记、RAPD 标记等，其中 SSR 标记已被广泛用于水稻育种中。

此外，人们还利用分子标记技术进行分子标记辅助选择基因型、利用基因组学信息进行优良杂交组合的研究等方面取得了重要进展。

三、水稻分子育种在耐盐碱、抗旱、抗病方面的研究进展水稻在生长过程中，常面临各种逆境条件。

耐盐碱性、抗旱性和抗病性是影响水稻生产的关键因素。

水稻分子育种技术的另一个重要应用就是通过遗传改良提高水稻在各种不良环境下的耐受性和抗性。

在这方面，人们也已经取得了一些成果。

针对水稻耐盐碱性问题，人们已经鉴定了多个相关基因，并研究了分子机制。

基于水稻分子标记辅助育种技术，针对不同生境环境下的不同种杂交组合进行选育，选育出了多个耐盐碱性强、产量高的水稻品种，其中有数个已成功应用于生产。

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。