水稻的雄性不孕性

水稻具有杂种优势现象,尤以秈粳杂种更为突出,但因人工杂交制种困难,到现在为止尚未能利用。显然,要想利用水稻的杂种优势,首先必须解决大量生产杂种的制种技术,从晚近作物杂种优势育种的研究趋势和实际成果来看,解决这个问题的有效途径,首推利用雄性不孕性。为了获得水稻的雄性不孕材料,我们最近两年在水稻大田里进行了逐穗检查工作,观察到一些雄性不孕植株,现将初步观察结果,报导如下: 方法和经过水稻雄性不孕植株,是1964—1965年在湖南省安江农校实习农场及附近生产队的水稻大田中检查出来的。已知花药不开裂是许多作物的雄性不孕性在外表上的共同特征之一,因此就根据这个特征按图索骥,于抽     

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.     

水稻籼粳杂种不育与广亲和

水稻是世界主要粮食作物,水稻杂种优势的利用为提高作物产量做出了巨大贡献.亚洲栽培稻分为籼稻和粳稻两个亚种,亚种间的杂种优势更强,培育籼粳杂交水稻可以进一步提高水稻产量潜力.但是亚种间普遍存在生殖隔离,导致籼粳杂种育性较低,限制了对其杂种优势的利用.广亲和品种与籼稻和粳稻的杂交后代正常可育,为利用亚种间杂种优势提供重要种质资源.本文回顾了籼粳杂交育种的历史,总结了水稻杂种不育的遗传基础和分子调控机理的研究进展,介绍了广亲和基因形成机制的最新理解,在此基础上概述了近年来对广亲和基因发掘和利用的成果,并展望了未来创建广亲和水稻种质资源的途径.     

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     

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     

水稻籼粳亚种间杂种优势利用研究进展与展望

水稻籼粳亚种间的杂种优势利用对于提高我国水稻产量有着重要的意义.本文简述了籼粳亚种间杂种优势利用研究的发展历史,广亲和基因的发现为亚种间杂交水稻选育奠定了理论基础,国内科研机构相继选育出了以两优培九、协优9308为代表的利用部分籼粳亚种间杂种优势的杂交稻组合,杂种优势明显.21世纪以来,浙江省宁波市农业科学院、中国水稻研究所等科研机构,利用粳稻不育系与籼粳中间型广亲和恢复系配组,选育出了"甬优6号"、"甬优12"、"春优58"、"春优84"等典型的籼粳亚种间杂交稻,杂种优势更加明显,为水稻籼粳亚种间杂种优势利用开辟了新途径.本文还总结了籼粳亚种间杂种优势利用研究的现状,并针对籼粳亚种间杂种优势利用中存在的主要问题,对未来籼粳亚种间杂种优势利用研究进行了展望,以期为水稻籼粳亚种间杂种优势利用研究提供一点有益的借鉴.     

五十载论文情深,半世纪水稻逐梦——为“水稻的雄性不孕性”一文发表50周年拜访袁隆平先生

正袁隆平,这一响亮的名字几十年来在我国家喻户晓,在科技界,他是真正的"明星"."水稻的雄性不孕性",这一论文发表50年后依然光芒四射,在期刊界,这为不朽的"经典".2016年,恰逢《科学通报》发表"水稻的雄性不孕性"一文50周年.年初,高福主编提议我们编辑出版杂交水稻专辑纪念这一重要事件.4月,我们到长沙拜访了袁隆平先生.半个世纪过去了,袁隆平先生与他的这篇开山巨作究竟有着怎样的情缘?这篇论文的公开发表有何重要意义?其背后的故事对当代科研工作者和科技期刊工作者带来哪些启     

利用CSSL群体研究水稻籼粳亚种间产量性状的杂种优势

利用以粳稻品种Asominori为背景, 籼稻品种IR24为供体的染色体片段置换系群体的63个株系, 构建了一套以广亲和粳稻品种02428为父本的杂种群体, 研究了IR24全基因组的染色体片段与02428基因组相应染色体片段间的产量及产量构成性状的杂种优势效应. 结果表明, 产量和产量构成性状的亚种间杂种优势水平在染色体片段上存在显著的差异, 图示基因型分析发现, 有14个独立的染色体区段在产量上存在显著的亚种间杂种优势, 分布在除Chr.8和 Chr.10外的其余10条染色体上, 其中在Chr.2, Chr.3, Chr.4, Chr.11和 Chr.12上的6个染色体区段的杂种优势显著水平达0.005以上, 分别位于X132~G1340~R459, X48~C393A, R288~R1854, R2918~X52, X257~C1350和R367~X189-2~X24-2的标记区间, 单片段置换后, 其CSSLs×02428组合F1单株产量比对照组合“Asominori×02428”增加35%以上. 大多数染色体片段在产量及主要产量构成性状上没有显著的杂合效应. 在Chr.6上发现一个杂种劣势片段, 与标记R2171连锁, 使杂种产量下降27%. 本文还探讨了应用染色体片段置换系研究作物杂种优势的优点, 并提出了利用水稻籼粳亚种间部分杂种优势和全基因组杂种优势的分子育种途径.     

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.     

利用cDNA-AFLP技术分析玉米灌浆期功能叶基因差异表达与杂种优势

为探讨玉米杂种优势的分子机理，以10个玉米自交系及其组配的35个杂交种为材料，利用cDNA-AFLP技术，分析杂种与亲本在玉米灌浆期主要功能叶片的基因差异表达类型与主要产量性状的杂种表现及杂种优势的关系，研究分析表明：单亲沉默表达类型与单穗粒重，百粒重的杂种表现分别达极显著和显著正相关；双亲沉默表达类型与穗粗和单穗粒重的杂种表现都达极显著负相关，单亲沉默表达类型与穗粗和单穗粒重的杂种优势分别达极显著或显著正相关；双亲沉默表达类型与穗粗的杂种优势达显著负相关，F1特异表达类型，亲本显性表达类型，杂种中特异或抑制表达类型与主要产量性状的杂种表现和杂种优势均不相关。     

水稻杂种优势遗传与分子基础

过去40年,我国水稻杂种优势利用取得了举世瞩目的成就.近20年来,水稻杂种优势的遗传基础研究也取得系列进展.无论是杂种优势的显性学说,超显性学说还是上位性学说,都找到了分子遗传学的证据.归结起来看,亚种间或者亚种内杂交组合的各种效应的重要性可能不同,但似乎没有必要排斥各遗传效应在杂种优势遗传基础中的作用.杂种优势的预测经历了借助分子标记、QTL、代谢物和其他组学的不同时期,杂种优势预测的准确性在逐步提高.但是,生态适应性杂种优势遗传基础解析几乎没有开展,亟待加强.重要杂种优势基因的分子机制解析将势必进一步揭示杂种优势的分子基础,提高强优势组合选配效率.     

一个新的数量遗传参数——杂种遗传力

一个新的数量遗传参数——杂种遗传力被引入杂种优势的理论。它的引入,不仅简化了杂种优势的理论,纠正了一般杂种优势提法的不妥,而且还使选种与选配的理论得到了相互的统一。此外,它更加丰富了数量遗传学的理论,使许多在纯选中已应用的公式均可推广到杂交育种中,从而把杂种优势的理论置于一个较稳固的基础之上。     

D~2型小麦雄性不育系的育成及其特性的研究

自Wison和Ross 1962年选育出较有实用价值的T型不育系和相应的恢复系以来,经过几十年的努力,小麦雄性不育杂种优势利用研究已经取得许多重要进展.然而由于恢复源较少,种子皱缩,群体杂种优势不够显著等原因至今未能大面积应用于生产.粘型和易型虽能较好地克服T型存在的一些问题,如恢复源和种子饱满度等,但同时存在不育系和杂种子一     

中国籼稻亚种内的群体结构及地理生态分化

籼稻是亚洲和世界其他一些地区广为种植的主要栽培稻亚种,同时也是我国杂交水稻恢复系的主要来源.研究籼稻亚种内的遗传结构和遗传多样性对中国栽培稻亚种内的分类和演化以及水稻杂种优势利用具有重要的理论和实践意义.本研究通过36个SSR标记对1582份籼稻地方品种的群体结构和地理生态分化进行了分析.结果表明,利用分子标记所做基于模型和基于遗传距离的群体结构表现一致,即早籼稻生态型可划分为4个地理生态群,中间型生态型可划分为3个地理生态群,晚籼稻生态型可划分为2个地理生态群.当地的生态环境和空间隔离是形成地理分化的主要原因.地理生态群既体现了品种间的遗传差异又是对不同生态环境适应的反映,可用于籼稻亚种内杂种优势群划分的依据.根据SSR标记在各个生态型及地理生态群的基因型分布,筛选了可用于鉴别各生态型和地理生态群的SSR特征等位变异并建立了相应的SSR分子判别式.通过SSR分子判别式选择籼稻的中间类型开展籼粳杂种优势研究以及选择不同地理生态类型开展籼稻亚种内杂种优势研究,有助于突破籼粳杂种优势利用的障碍和加强籼稻亚种内杂种优势利用.     

杂交水稻技术新突破

<正>水稻是我国最主要的粮食作物,我国有8亿人口以稻米为主食。水稻产量的稳定与持续增长,对保障我国粮食安全意义重大。杂交水稻的优势利用1973年,我国籼型杂交水稻三系配套成功,首次在世界上实现了水稻杂种优势利用,而后杂交水稻在我     

水稻籼粳杂种不育基因座Sc的遗传图

杂种不育是水稻籼粳亚种间杂种优势利用的主要障碍. 为了克隆1个籼粳杂种不育基因Sc, 利用分子标记和近等基因系杂交产生的F2群体对Sc座位进行了精细定位. 初步的连锁分析结果表明, Sc座位与第3染色体的4个分子标记以RM218-RG369-Sc-RG227-RG391的关系连锁, 其中RG227与Sc座位之间的遗传距离为0.07 cM. 用RG227为起始探针筛选籼稻的TAC基因组文库, 并通过染色体步移构建了一个覆盖Sc座位的跨度约320 kb的克隆重叠群. 对可能覆盖Sc的2个TAC克隆M45E14和M90J01进行了部分测序. 用TAC克隆序列和RG227序列搜索水稻基因组序列数据库, 锚定了粳稻BAC克隆OSJNBb0078P24(148 kb)序列. 通过比较TAC和BAC克隆的序列, 在Sc座位区域发展了6个新的基于PCR的标记. 用这些标记进一步把Sc座位定位在一个约46 kb的区域内. 从定位结果推测该BAC克隆和TAC克隆M45E14包含Sc基因. 基因预测分析显示, 在此46 kb区域内有6个预测的ORF.     

籼型杂种雄性不育水稻9814HS-1的育性与遗传分析

杂种雄性不育系是培育多系法杂交稻理想的遗传工具;杂种雄性不育性一般发生在水稻种间或亚种间,而鲜见于亚种内的品种间.本文报道了一份籼籼交杂种雄性不育系9814HS-1.田间观察结果显示, 9814HS-1在长沙10月初起或三亚3月中旬前抽穗则花粉彻底败育,结实率为0.00%,而同期抽穗的双亲T98B和M114B的育性正常.分子标记分析发现T98B和M114B的籼稻基因型频率分别达到了0.94和1.00;进一步分析注意到,它们与8个籼稻品种杂交的F_1株系结实全部正常,结实率达到了80.35%～91.87%,而与4个粳稻品种的杂交后代均高度不育,表明9814HS-1的双亲都具有籼稻属性.测恢试验发现, 9814HS-1的育性能被所测验的6个籼稻品种全部恢复(结实率达到了85.24%～93.21%),表明9814HS-1具有"三交种"育种利用潜力.遗传分析显示, T98B和M114B的正反交F_2和BC_1F_1群体中不育株与可育株的理论分离比都为1:3,推断9814HS-1的育性受两个非等位的杂合态核基因互作所控制.籼型杂种雄性不育系9814HS-1的发现为重新认识水稻生殖障碍提供了启示,对于建立杂种优势利用新途径具有重要意义.     

杂种优势生理生化与遗传学基础

人们早就认为杂种优势是一种现象,利用它能提高作物产量。利用杂种优势获得经济效益的作物数目确实正在不断增加,早期(1921～1954)利用杂种优势的作物有玉米、甜玉米、茄子、矮生西葫芦、蕃茄、菜黄瓜、洋葱、西瓜、胡椒、甜瓜、腌黄瓜、结球甘兰。近年来(1955～1977)利用杂种优势的作物有粒用高梁、糖甜菜、茎椰菜、菠菜、红甜菜、抱子甘兰、胡萝卜、珍珠粟、椰子、花椰菜、苜蓿、大麦、小麦、水稻、向日葵。今后尚待努力解决的有石刁柏、芹菜、燕麦、黑麦、马铃薯、大豆、食荚菜豆、四季豆、碗豆、莴苣。由于植物杂种优势给人们带来巨大的效益,因此育种家和遗传学家都热衷于研究优势种的现象。主要的现象是株高变高,叶面积增大,生产量增加,干物质累积增多,开花提早和产量提高。现逐一分析这些特征。     

水稻籼粳杂种不育基因座Sc的遗传图和物理图精细定位

杂种不育是水稻籼粳亚种间杂种优势利用的主要障碍.为了克隆1个籼粳杂种不育基因Sc,利用分子标记和近等基因系杂交产生的F2群体对Sc座位进行了精细定位.初步的连锁分析结果表明,Sc座位与第3染色体的4个分子标记以RM218-RG369-Sc-RG227-RG391的关系连锁,其中RG227与Sc座位之间的遗传距离为0.07 cM.用RG227为起始探针筛选籼稻的TAC基因组文库,并通过染色体步移构建了一个覆盖Sc座位的跨度约320kb的克隆重叠群.对可能覆盖Sc的2个TAC克隆M45E14和M90J01进行了部分测序.用TAC克隆序列和RG227序列搜索水稻基因组序列数据库,锚定了粳稻BAC克隆OSJNBb0078P24(148kb)序列.通过比较TAC和BAC克隆的序列,在Sc座位区域发展了6个新的基于PCR的标记.用这些标记进一步把Sc座位定位在一个约46kb的区域内.从定位结果推测该BAC克隆和TAC克隆M45E14包含Sc基因.基因预测分析显示,在此46 kb区域内有6个预测的ORF.     

小麦雄性不育基因的鉴定和杂种优势利用

雄性不育是杂种优势利用的重要性状.作物雄性不育基因的鉴定加深了人们对花药和花粉发育分子机理的认知,并使许多基于生物技术的雄性不育系统在作物杂交育种中的开发和有效利用成为可能.与水稻、玉米等作物相比,由于基因组相对复杂,小麦雄性不育基因的研究进展较为滞后,仅有部分基因被定位或克隆.同时,小麦作为主要的粮食作物,目前仍未实现杂交种规模生产和杂种优势的大面积利用,加速小麦杂交种生产和杂种优势利用研究对保障国家粮食安全具有重要意义.本文总结了近年来小麦雄性不育基因的鉴定,以及其在杂交种生产中的应用研究情况,并对新一代小麦杂交种生产技术研究中存在的问题进行了探讨,为后续麦类作物雄性不育基因的进一步研究与利用提供参考.