杂交水稻在国外的发展历程与展望

杂交水稻的培育和推广为世界粮食安全做出了重要的贡献.本文概述了杂交水稻技术在孟加拉国、巴基斯坦、印度、印度尼西亚、菲律宾、缅甸、越南和美国等主要杂交水稻生产国家的发展历程,并重点分析了各地区杂交水稻研发的典型特征和限制杂交水稻进一步推广应用的主要问题.分析认为,杂交水稻在以上不同国家的推广应用基本上都经历了从引种到本地化育种以及性状改良等发展阶段,杂交水稻技术在这些地区的成功应用主要得益于新品种培育、制种技术的突破和农艺性状的改良.但是,当前杂交水稻在国外的发展仍然面临以下问题:杂交水稻亲本的遗传同质化程度高导致热带杂交水稻的产量优势不如温带杂交水稻;杂交水稻种子来源不稳定;杂交水稻制种产量低和种子质量难以保证;杂交水稻的抗性和米质等一些主要性状不适应现代农业生产和市场经济的要求;科技推广服务体系和科研人才培养机制不健全,缺乏相应的知识产权保护政策和科技成果转化机制等.因此利用现代分子育种新技术来扩大杂交水稻亲本间的遗传差异,利用杂种优势群组,精细育种等科学理论来指导热带地区杂交水稻的培育,并紧密加强公益机构和种业的合作,创建互补双赢的科研和商业化结合的机制,对于促进杂交水稻的可持续发展有重要的意义.另外,国际水稻研究所组织成立的全球杂交水稻协作网有望为热带杂交水稻的进一步发展提供帮助.     

杂交稻与绿色超级稻

水稻是我国乃至世界上最重要的粮食作物之一.水稻增产对保障粮食安全和人民生活水平具有极其重要的作用.近60年来,我国水稻育种目标和技术的发展,特别是重要基因的发现以及杂种优势技术的创新与利用,极大地提高了水稻的产量水平,影响着水稻的生产方式.当前,农业生产与资源环境的矛盾日益突出,超高产的育种目标和生产方式需要改变.培育和大面积应用抗病虫、肥水高效吸收利用、抗旱性和抗逆性的绿色超级稻,成为水稻育种与利用的新方向.绿色超级稻的构想与实践对作物育种目标、作物生产方式以及农业可持续发展已经产生重大影响.本文简要介绍我国杂交稻的发展以及绿色超级稻的研究现状.     

水稻功能基因组育种数据库(RFGB):3K水稻SNP与InDel子数据库

水稻是全世界最重要的粮食作物之一.对全球水稻品种资源进行基因组研究,挖掘有利等位基因和指导基于全基因组信息的分子育种具有重大的理论和实践意义,是关系国家乃至全球粮食安全的重大战略问题.本研究通过全球3000份水稻资源(3K水稻)的全基因组重测序,获取了其中质量较好的2859份水稻基因组的单核苷酸多态性(SNP)及小片段插入缺失(In Del)的基因组变异数据,建立了综合性的水稻功能基因组育种数据库的SNP与In Del多态性子数据库.该子数据库包含了3K水稻多态性信息检索、基因组浏览器可视化系统、特定区段基因组数据导出系统等多项功能.本数据库的建立将为研究水稻基因功能、指导水稻全基因组选择育种提供重要平台.     

水稻重要农艺性状自然变异研究进展及其应用策略

水稻在长期的自然进化和人工选择过程中积累了大量自然变异,这些自然变异是许多重要农艺性状的遗传基础,也是水稻育种筛选的主要目标.近些年,随着分子技术的发展,水稻自然变异研究取得了一系列重要突破.本文结合最新研究进展,系统介绍了水稻自然变异的特点及相应分析方法,并强调了高通量测序技术在今后水稻自然变异挖掘中的意义;对最近10年来报道的抽穗期、产量元件及抗逆和驯化相关性状自然变异的分子机制及驯化特征进行了详细说明;结合这些自然变异的分子特征,总结了利用不同变异类型改良现有品种的方法,为今后分子育种提供理论依据.     

中国水稻功能基因组研究进展与展望

功能基因组研究是植物生命科学研究的核心领域之一.从少数基因的克隆到重要农艺性状的功能基因组解析,我国水稻功能基因组研究实现了跨越式发展,阐明了水稻育种中的一些重大生物学问题,功能基因组的研究为水稻品种改良和育种技术变革奠定了基础.着眼未来,我国科学家提出了继续推进"水稻2020"研究计划,适时启动水稻4D基因组的发展建议.     

水稻杂交新方法

美国科学家研究发现，把野生水稻品种与商用水稻品种进行杂交后，能使产量提高１０％～２０％。研究人员说，这种水稻杂交的方法具有无法预料的价值，包括可抗病毒的能力。 纽约康奈尔大学的苏珊·麦库奇和她的同事在最近伦敦召开的自然生物工艺学组织会议上公布了这项技术及研究结果。麦库奇说，在成千上万种已知的水稻中，作为商品生产的只占２５％。 所有作为商品生产的水稻都来源于ｓａｔｉｖａ水稻的两个亚种：日本水稻和印度水稻。中国、日本和东南亚的其余国家偏爱日本水稻，日本水稻短而口感较粘，其他地区通常种植颗粒较长的印度水…     

杂交水稻的辉煌50年

正1966年2月,《科学通报》发表了袁隆平先生撰写的"水稻的雄性不孕性"科研论文,报道了他在1964~1965年在安江农业学校工作期间于田间发现的水稻植株的雄性不育现象,并提出培育不育系、保持系、恢复系开展水稻杂种优势利用育种的设想.文章发表受到了政府和国家有关部门的高度重视,由此拉开了我国杂交水稻育种的序幕.虽然当时国家财力有限,但一大批行政领导、科技工作者和农技推广人员充分发扬社会主义大协作的精神,不怕困难、不拘教条、自力更生、艰苦奋斗,南繁北育,杂交水稻的研究如火     

中国两系法杂交水稻研究进展和展望

基于水稻光温敏核不育系的发现而建立起来的两系法杂交水稻技术是继三系法杂交水稻成功以后又一个水稻杂种优势利用的有效途径.水稻光温敏核不育系的雄性育性转换是受到幼穗分化期环境光温调控的孢子体阴性核基因控制的.用于水稻杂种优势利用的有利条件是,配组自由容易选配到强优势组合,育种程序简化、育种周期缩短、可以快速育成新的杂交水稻新品种,不育系类型丰富易于培育多样化的杂交水稻类型.本文对水稻光温敏核不育系的资源、育性转换特性、遗传、分子生物学研究进展,以及不育系和组合培育、制种技术、推广等进行了综述,并对进一步发展两系杂交水稻提出了展望,以期为水稻光温敏核不育系和两系法杂交水稻的研究以及其他作物的两系法杂种优势利用提供参考.     

封面说明

正1966年,《科学通报》发表了袁隆平先生撰写的"水稻的雄性不孕性"科研论文,提出了培育不育系、保持系、恢复系开展水稻杂种优势利用育种的设想.该文的发表拉开了我国杂交水稻育种的序幕.随后,野败型雄性不育材料的发现,野败型不育系、保持系的育成,三系配套的实现,为以后杂交水稻的大面积推广奠定了基础.此后,育种学家又相继发现     

基因技术—令人耳目一新的植物育种方法

所有重要的农作物都是育种历史长期发展的产物。人类已为自身基本的需要培育出给人深刻印象的植物品种,它们涉及粮食、医药、纺织纤维和其它多种原材料等各方面。尽管这样,主要的栽培植物数量仍很有限。表1列出了80年代早期世界广泛栽培的主要农作物(杂草除外),其中小麦、玉米、水稻和土豆是最重要的粮食供应,约占总产量的一半。所列举的农作物均具千年育种史(资料来源:阿姆斯特丹国际植物育     

超级杂交稻研究进展

1996年农业部正式立项中国超级稻育种计划,以期为满足我国日益增长的粮食需求目标服务.其中,一季中稻相继设置了4期产量目标:10.5,12.0,13.5和15.0 t/hm~2.1997年,袁隆平提出"形态改良与杂种优势利用相结合"的杂交水稻超高产育种技术路线,成为中国超级杂交稻育种的灵魂思想.在该技术路线指引下,各个时期的超级杂交稻育种目标陆续实现.其中,先锋品种两优培九于2000年实现第1期超级杂交稻产量目标,累计推广超过700万公顷;第2期超级杂交稻产量目标于2004年实现,其代表品种Y两优1号自2010年以来即成为我国年推广面积最大的杂交水稻品种,累计推广已达400万公顷;2011年,Y两优2号百亩连片平均亩产达926.6 kg(13.9 t/hm~2),实现了第3期超级杂交稻单产13.5 t/hm~2的目标;2014年,第4期超级杂交稻代表品种Y两优900创造百亩连片平均亩产1026.7 kg(15.4 t/hm~2)的高产新纪录,两倍于中国水稻的平均产量.迄今为止,国家农业部已认定了125个超级稻品种,累计推广面积达7000万公顷.然而,随着人口不断增加、耕地面积显著减少以及环境的持续恶化,进一步提高水稻产量潜力以及在不同生态环境下的多抗性和适应性仍然是超级杂交稻育种的主要挑战.我们认为,形态改良与杂种优势利用相结合并辅以分子设计育种技术,将是下一阶段超级杂交稻育种寻求突破的最有效途径.     

携带主效落粒基因的水稻染色体片段代换系Z481的鉴定及和SH6(t)定位

落粒性是水稻非常重要的农艺性状,适度落粒有利于减少产量损失和水稻机械化收割,提高生产效率.因此鉴定落粒基因对水稻生产具有重要意义.本研究以日本晴为受体亲本、优良恢复系R225为供体亲本,采用高代回交和SSR标记辅助选择相结合的方法,鉴定了一个携带易落粒主效单基因的水稻染色体片段代换系Z481.Z481含有4个染色体代换片段,位于第1,3,6染色体上,其代换片段长度分别为8.30,6.17,3.12和10.79 Mb,平均为7.10 Mb.与受体日本晴相比,Z481的株高、穗长、倒一节间长、倒二叶宽显著降低,剑叶宽和结实率显著增加,其他重要农艺性状如叶长、有效穗数、每穗粒数和千粒重均无显著差异.扫描电子显微镜观察表明Z481的护颖和枝梗之间的离层在成熟时期已被完全降解,而日本晴的离层完整,在细胞学上解释了Z481易落粒性产生的原因.进一步利用日本晴与Z481杂交产生的F_1和F_2群体对易落粒基因进行了遗传分析和分子定位.该易落粒性状受单基因隐性调控,最终将该基因定位于第6染色体RM253和ZTQ53之间824 kb的区域,暂命名为SH6(t).目前,在第6染色体尚无落粒基因克隆的报道.由于染色体片段代换系除代换片段外与受体亲本的遗传背景一致,且Z481易落粒遗传行为简单,基本未携带育种不利性状.因此,本研究无论对SH6(t)的克隆,还是进行基因聚合育种培育适度落粒新品种均具有重大利用价值.     

中国科学家独立完成水稻第4号染色体的精确测序

2002年11月21日, 科学技术部、中国科学院和上海市人民政府在沪联合宣布, 中国科学家完成了所承担的国际水稻基因组计划第4号染色体精确测序任务, 对国际水稻基因组计划测序工作的贡献率达10%. 这是我国迄今为止完成的最大的基因组单条染色体的精确测序, 这标志着我国在大基因组测序方面已经具备构建完成图的绘制能力, 成为基因组学研究强国之一. 测序专家工作组组长、中国科学院国家基因研究中心韩斌博士等研究人员, 在《Nature》杂志上发表题为《水稻基因组第4号染色体序列及分析》的论文, 宣布采用克隆步移法完成了对水稻粳稻基因组第4号染色体全长序列的精确测定. 拼接后总长为35000 kb, 精确度为99.99%, 覆盖染色体全长序列98% (仅留下7个小的空洞), 达到了国际公认的基因组测序完成图的标准. 这与在《 Nature》杂志同时发表的日本科学家Sasaki博士等人完成的第1号染色体精确测序的结果一起, 对国际基因组研究计划起到了巨大的带动作用. 《Nature》杂志审稿人称, 水稻第4和第1条染色体测序的完成是紧接着水稻基因组草图完成后水稻基因组测序项目工作中里程碑性的事件……     

用单倍体育种法育成水稻新品种“单丰一号”

随着农业学大寨运动的深入开展,社会主义大农业对育种工作提出了更高的要求,必须快速选育早熟、抗病、高产的新品种。为适应这一新形势,我们从1971年开始协作进行水稻单倍体育种研究。单倍体育种法就是通过培养杂种一代的花药,诱导花粉形成单     

数字

正8000万海水稻,是中国育种专家通过杂交育种技术和常规育种方法选育出来的新型耐盐碱性水稻。目前,海南南繁基地已从上千份海水稻材料中,挑选出176份优良品种,将在今年首次全国大范围试种。要知道,中国有约15亿亩盐碱地分布在大江南北,气候带、光照条件都不尽相同。2018年将首次在全国五个主要类型的盐碱地上同时进行千亩片的试验示范,就是为了在不同的地质条件下,检验这176份海水稻材料的最终产量和品质。     

水稻

<正>作为一种具有全球影响力的普通谷物,水稻已经帮助建立了很多帝国,滋养了很多革命。现在,科学家们正在启动他们自己的一场水稻革命,以解决世界上的饥荒问题。通过解码水稻基因,改进育种,以及重塑水稻的生物学,研究人员正在努力把世界上最重要的农作物推向未来。水稻不只是另一种平常的谷物,对于30亿人口来说,它是一种日常必需品。自从先人在大约8 000年前开始栽培以来,水稻对人类文明建立、社会形成,首要的是喂养不断增长的世界人口,都发挥了重要作用。但是气     

转基因水稻研究的回顾与展望

水稻作为世界上超过一半人口的主食, 是最重要的粮食作物之一. 在过去的半个多世纪里, 水稻育种取得了巨大的成功. 水稻的单位产量实现了翻番, 部分地方甚至提高至3倍, 这为保障世界粮食安全作出了巨大的贡献. 但近十几年来水稻的产量停滞不前, 这一方面是由于在育种技术上没有新的突破以及遗传多样性在栽培品种中的逐步变窄, 另一方面也是因为频繁发生的病虫害以及旱灾等自然灾害使得水稻生产损失惨重. 然而, 世界人口的持续增长以及社会经济的快速发展导致对粮食的需求不断增加. 针对这些问题, 我国学者提出了培育绿色超级稻的设想, 围绕水稻抗病虫、抗旱、营养高效利用、优质、高产等五大重要性状, 对水稻品种进行全面改良以实现农业的可持续发展. 而转基因技术作为一种新兴的育种手段, 在实现绿色超级稻目标上将发挥重要作用. 水稻的转基因研究始于20世纪80年代末期, 迄今已有大量的转基因水稻研究被报道, 其中大部分的研究内容与绿色超级稻所要实现的目标一致. 本文首先回顾水稻遗传转化技术的发展, 再以抗病虫、抗旱、营养高效利用、优质、高产、外加抗除草剂等几大主要性状为主线对转基因水稻取得的主要研究成果进行逐一阐述, 最后对转基因水稻的发展进行展望.     

节水抗旱稻及其发展策略

立足于节水抗旱的生理与遗传机制, 对提高干旱条件下水稻产量有积极作用的 避旱和耐旱两方面进行阐述, 并结合过去多年的抗旱研究积累, 提出了发展节水抗旱稻 的策略与方法, 主要包括4 个方面: (ⅰ) 可指导育种实践的抗旱性评价方法体系; (ⅱ) 抗旱资源的抗旱性分析与发掘; (ⅲ) 成功的节水抗旱稻育种技术流程; (ⅳ) 强调注重理 论研究成果的积累与育种工作相结合, 从育成品种出发研究解析节水抗稻的分子机制.     

水稻淀粉合成相关基因分子标记的建立

稻米品质改良是水稻育种的重要方面, 传统的常规育种方法由于缺乏对目标基因有效检测的手段, 无法对稻米品质的基因型进行有效操作, 因而品质改良进展缓慢. 利用分子标记辅助选择与传统育种技术相结合, 可以在对稻米外观品质进行鉴定的同时, 对被选个体的基因型进行准确的鉴定. 结合品质的测定, 可以大大提高育种效率. 但是, 目前可用于稻米品质分子辅助育种的分子标记很少. 稻米品质与淀粉组分密切相关, 我们分析了16个典型水稻品种18个在淀粉合成中的重要基因的全基因序列, 明确了各个基因在不同种质中的等位变异, 设计了51个可以区分不同等位基因变异的分子标记, 这可为稻米品质的分子育种提供可靠的依据.     

《水稻遗传学和功能基因组学》

本书系统地阐述了水稻经典遗传学研究、分子遗传学研究和基因组学研究的理论基础、方法、进展以及发展方向，侧重实用性，反映了作者在超级稻育种和水稻重要功能基因克隆等方面获得的突破．全书共6章，各章节既前后呼应，又独立成章，是一本涵盖水稻遗传、基因克隆及品种选育等多方面理论和实践的最新参考书．