水稻杂种优势研究取得突破性进展

作者:周文婷 来源:中国日报网
2016-09-08 14:15:49
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杂交子一代在生长势、适应性、产量、抗性、品质等方面优于双亲的现象在生物学中被称为杂种优势。根据杂种优势的原理,育种学家通过有效的杂交配组可以实现农产品产量的显著提高。

水稻杂种优势研究取得突破性进展

上个世纪70年代开始,我国育种学家率先开展了水稻杂种优势利用研究,陆续通过三系法、两系法等途径培育出大量杂交水稻组合, 包括“汕优63”、“两优培九”在内的一系列高产杂交组合得到大面积推广,大幅度提高了稻谷产量,为我国的粮食安全做出了巨大贡献。杂交稻的高产来自对水稻杂种优势现象的有效利用,在一些优异的杂交配对组合中,杂交稻的产量表现可以大大超越它们的纯合亲本。杂种优势的产生是由双亲基因组互作的结果,是一种复杂的生物学现象,然而这一现象背后的遗传机理一直以来不完全清楚。只有从分子层面深入了解杂种优势的遗传基础,才能实现杂种优势的高效利用,推动育种技术的变革。

9月8日,《自然》杂志在线刊发了中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所国家基因研究中心韩斌研究组、黄学辉研究组,联合中国水稻研究所杨仕华研究组取得的一项成果,题为“水稻产量性状杂种优势的全基因组解析”(Genomic architecture of heterosis for yield traits in rice)。

水稻杂种优势研究取得突破性进展

这项研究通过对1495份杂交稻品种材料的收集以及对17套代表性遗传群体进行基因组分析和田间产量性状考察,综合利用基因组学、数量遗传学及计算生物学领域的最新技术手段,全面、系统地鉴定出了控制水稻杂种优势的主要基因位点。进一步研究表明,水稻中杂种优势的表现正是由这些基因位点所决定。在杂交配组中,这些基因位点产生了全新的基因型组合,在杂交一代中高效地实现了对水稻花期、株型、产量各要素的理想搭配。此项研究成果阐明了水稻杂种优势的遗传机制,对推动杂交稻和常规稻的精准分子设计育种实践有重大意义。利用这项研究成果,科研人员有望进一步优化水稻品种的杂交改良,实现对亲本材料的高效选育和配组,选育出更加高产、优质和多抗的水稻种质资源。

该研究得到了中国科学院先导专项(“分子模块设计育种创新体系”) 和国家自然科学基金委的经费资助以及中科院分子植物科学卓越创新中心的支持。(中国日报上海分社 周文婷)

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