远缘杂交在水稻遗传育种中的应用

doi:10.3969/j.issn.1006-8082.2020.01.006

摘要/Abstract

摘要：

水稻种内基因资源的充分利用为我国粮食增产作出了巨大贡献。为进一步挖掘种间、属间及亚远缘物种的有利基因，维持栽培稻遗传多样性，实现水稻超高产、优质和多抗育种，本文综述了远缘杂交所涉及的分子机理及水稻远缘杂交育种的思路，概述了水稻种间和属间远缘基因资源的研究成果、远缘杂交障碍及克服途径、多种技术在水稻远缘杂交方面的发展概况等，为加快远缘物种基因资源在水稻育种上的应用提供参考。

关键词: 水稻, 远缘杂交, 基因, 育种

Abstract:

The full utilization of genetic resources in rice has made great contributions to the increase of grain production in China. In order to further explore the beneficial genes of interspecific, intergeneric and sub-farm species, maintain the genetic diversity of cultivated rice, and achieve super high yield, high quality and multi-resistant breeding of rice, the molecular mechanisms involved in distant hybridization and rice distant hybridization were reviewed. The authors summarized the research results of rice interspecific and intergeneric distant genetic resources, the obstacles of distant hybridization and the ways to overcome them, and the development of various techniques in the distant hybridization of rice. It provides a reference for accelerating the application of genetic resources of distant species in rice breeding.

Key words: rice, distant hybridization, gene, breeding

中图分类号:

S511.0351

张国栋1,邹丹丹1,单贞1,邵晓宇1,张梦旭1,郭海鹏1,米铁柱1,2,李继明1* . 远缘杂交在水稻遗传育种中的应用[J]. 中国稻米, DOI: 10.3969/j.issn.1006-8082.2020.01.006 .

参考文献

[1]    袁隆平. 杂交水稻育种战略设想[J]. 杂交水稻, 1987（1）：1-5.
[2]    林海，王志刚，鄂志国，等. 2016年我国审定的水稻品种及基本特性分析[J]. 中国稻米，2017，23（6）：4-9.
[3]    VAUGHAN D A, MORISHIMA H, KADOWAKI K. Diversity in the Oryza genus[J]. Curr Opinion Plant Biol, 2003, 6（2）: 139-146.
[4]    刘知晋, 童伟雄. 竹稻栽培技术及应用前景展望[J]. 南方农业，2017，11（5）：12-13.
[5]    CHEN J, LUO M, LI S , et al. A comparative study of distant hybridization in plants and animals[J]. Science China Life Sciences, 2018, 61（3）: 285-309.
[6]    盛文涛，吴俊，柏斌，等. 野生稻种质在水稻高产育种上的应用研究进展[J]. 南方农业学报，2017，48（2）：222-230.
[7]    CHU M G, LI S C, WANG S Q, et al. Fine mapping of a male sterility gene, vr1, on chromosome 4 in rice[J]. Mol Breed, 2011, 28（2）: 181-187.
[8]    桂君梅，王林友，范小娟，等. 基于InDel分子标记的籼粳杂交稻与粳粳杂交稻的杂种优势比较研究[J]. 中国农业科学，2016，49（2）：219-231.
[9]    王智权. 利用染色体片段置换系剖析水稻灿粳亚种间产量相关农艺性状杂种优势的遗传基础[D]. 南京：南京农业大学，2010.
[10] JIN D, NASSIROU T Y. Progress and perspectives of distant heterosis in rice[M]// Advances in plant breeding strategies: breeding, biotechnology and molecular tools. Springer International Publishing, 2015: 89-102.
[11] 何强，邓华凤，舒服，等. 水稻远缘杂交及杂种优势利用现状[J]. 中国农业科技导报，2007，9（5）：24-29.
[12] 周光宇. 从生物化学的角度探讨远缘杂交的理论[J]. 中国农业科学，1978，11（2）：16-20.
[13] 万文举，邹冬生，彭克勤. 论生物诱变—外源DNA导入的双重作用[J]. 湖南农学院学报，1992，18（4）： 886-891.
[14] LIU B, PIAO H M, ZHAO F S. Production and molecular characterization of rice lines with introgressed traits from a wild species Zizania latifolia （Griseb.）[Oryza sativa L.] [J]. J Genet Breed, 1999, 29（7）: 849-857.
[15] LIU B, PIAO H M, ZHAO F S. DNA methylation changes in rice induced by Zizania Zatifolia（Griseb.） DNA introgression[J]. Hereditas, 1999, 131: 75-78.
[16] 吴比，胡伟，邢永忠. 中国水稻遗传育种历程与展望[J]. 遗传，2018，40（10）：55-71.
[17] 宋昕蔚，林建荣，吴明国. 水稻籼粳亚种间杂种优势利用研究进展与展望[J]. 科学通报，2016（35）：56-64.
[18] 朱婷. 稻属 AA-基因组物种的系统发育基因组学与进化基因组学研究[D]. 北京：中国科学院大学，2013.
[19] 李金泉，杨秀青，卢永根. 水稻中山1号及其衍生品种选育和推广的回顾与启示[J]. 植物遗传资源学报，2009，10（2）：317-323.
[20] 徐伟东，蔡金洋，杨尧城. 水稻籼粳亚种间杂种优势利用研究现状与展望[J]. 中国稻米，2016，22（2）：1-7.
[21] KHUSH G S, BACALANGCO E, OGAWA T. A new gene for resistance to bacterial blight from Oryza longistaminata[J]. Rice Genet Newslett, 1990, 7: 121-122.
[22] 周泽隆，邓显章. 糯稻新品种“西乡糯” [J] . 广西农学报，1991（4）：6-8.
[23] 吴明国，林建荣，宋昕蔚，等. 粳不籼恢亚种间杂交水稻新组合春优59的选育[J]. 杂交水稻，2010，25（1）：16-17.
[24] 阮晓亮，石建尧，陆永法，等. 浙江省籼粳杂交晚稻品种发展与展望[J]. 中国稻米，2016，22（4）：8-12.
[25] 黄明，陈淳，章旭光，等. 水稻不育系'培矮64S'空间搭载的“双低”选育与应用[J]. 华南农业大学学报，2018，39（2）：34-39.
[26] 林建荣，吴明国，宋昕蔚. 高柱头外露率中粳不育系春江 99A 的选育和利用[J]. 中国稻米，2016，22（1）： 87-89.
[27] 谢放鸣，彭少兵. 杂交水稻在国外的发展历程与展望[J]. 科学通报，2016，61（35）：3 858-3 868.
[28] YU X W, ZHAO Z G, ZHENG X M, et al, et al. A selfish genetic element confers non-mendelian inheritance in rice[J]. Science, 2018, 360（6 393）: 1 130-1 132.
[29] 伏军. 水稻育种中的稻属种间远缘杂交[J]. 作物研究，1999，2（1）：1-3.
[30] 牛兆国，赵基洪，赵剑峰，等. 优质多抗高产水稻新品种通育335选育及应用[J]. 中国稻米，2012，18（2）：77-78.
[31] 戴晖，陈启康，顾拥建，等. 海涂米草、水稻、甜高粱远缘杂交种质资源发掘与创新（Ⅲ）[J]. 江苏农业科学，2012，40（12）：15 133-15 135.
[32] 伏军，徐庆国. 水稻与高粱远缘杂交育种研究[J]. 湖南农业大学学报（自然科学版），1994（1）：6-12.
[33] 刘传光，江奕君，毛兴学，等. 水稻与玉米远缘杂交改良籼稻温敏两用核不育系之SSR分析[J]. 中国农学通报，2006，22（1）：152-152.
[34] 朱培坤，张洪胜，党高兵，等. 水稻-玉米112的选育及其生物学特性[J]. 农业科技通讯，2015（6）：236-238.
[35] 李岩，侯文平，董本春，等. 水稻/菰远缘杂交低世代材料遗传变异情况分析[J]. 北方水稻，2012，42（6）：7-11.
[36] 时羽，闫昊，陈玉波，等. 稻/菰远缘杂交创制BT型粳稻恢复系[J]. 杂交水稻，2018，33（5）：16-20.
[37] 张在忠，赵仁发，钟章美，等. 远缘杂交竹稻966的杂交选育与性状表现[J]. 安徽农学通报，2007，13（11）：121-140.
[38] 钟章美，赵仁发，李伟平，等. 竹子与水稻远缘杂交育种研究[J]. 广东农业科学，2007（1）：9-1.
[39] 张柯柯. 竹稻远缘杂交育种及雷竹SSR引物的开发[D]. 杭州：浙江农林大学，2015.
[40] 马启林，杨俊，李阳生. 耐盐芦苇DNA导入水稻后代的耐盐性鉴定[C]// 中国作物学会2015年学术年会，2015：92.
[41] 肇莹，肖军，杨镇，等. 转导芦苇总DNA耐盐变异水稻SSH文库的构建及部分基因特异表达[J]. 江苏农业科学，2015，43（3）：13-16.
[42] 黄群策，向茂成，汤国雄. 同源四倍体水稻与假稻杂交结籽的胚胎学机理研究[J]. 作物学报，2002，28（2）：286-288.
[43] 初秀成，赵基洪，柴杨，等. 水稻与异科植物月见草远缘杂交[J]. 农业生物技术学报，2008，16（2）：320-325.
[44] 武子茜，金大伟，李彦利，等. 水稻新品种通禾822选育及高产栽培技术要点[J]. 北方水稻，2018，48 （6）：58.
[45] 吴莹. 水稻与稗草远缘杂交诱导表观遗传变异的现象和机制探讨[C]// 南京：全国大学生创新论坛,2009：51.
[46] 李涛，丁在松，关东明，等. 水稻远缘杂交后代的耐强光和抗光氧化特性[J]. 作物学报，2006，32（12）：1 913-1 916.
[47] 张现伟，唐永群，李经勇，等. 属间远缘有利基因在水稻遗传育种上的利用[J]. 分子植物育种，2012，22（10）：1 157-1 163.
[48] 邓衍明，叶晓青. 植物远缘杂交受精后生殖障碍及其克服方法[J]. 华北农学报，2013，28（supp1）：120-124.
[49] WU X. Prospects of developing hybrid rice with super high yield[J]. Agron J, 2009, 101（3）：688-695.
[50] 官文祥，邓赟，李小旭，等. 水稻雌性不育分子机理研究进展[J]. 分子植物育种，2017，15（2）：672-684.
[51] OKA H. Analysis of genes controlling f（1） sterility in rice by the use of isogenic lines[J]. Genetics, 1974, 77（3）: 521-534.
[52] YANG J, ZHAO X, KE C, et al. A killer-protector system regulates both hybrid sterility and segregation distortion in rice[J]. Science, 2012, 337（6100）: 1 336-1 340.
[53] 褚启人. 布鲁、奥斯、陆稻（Oryza sativa L.）亲缘关系的细胞遗传学——Ⅲ.13个亲本及146F_1减数分裂的染色体行为[J]. 作物学报，1984（4）：256-256.
[54] 马生健，刘耀光，刘金祥. 水稻的杂种不育研究进展[J]. 植物遗传资源学报，2014，15（5）：1 080-1 088.
[55] FURUTA T, UEHARA K, ANGELESSHIM R B. Development and evaluation of chromosome segment substitution lines （CSSLs） carrying chromosome segments derived from oryza rufipogon in the genetic background of oryza sativa L[J]. Breed Sci, 2014, 63（5）: 468-475.
[56] 吕锐玲，周强，王欢，等. 植物远缘杂交中生殖隔离研究进展[J]. 湖北农业科学，2016（24）：6 337-6 341.
[57] 刘清华. 亚洲栽培稻/高秆野生稻杂种及异源多倍体的鉴定[D]. 武汉：湖北大学，2012.
[58] 黄群策. 同源四倍体水稻与狼尾草杂交的效果[J]. 中国水稻科学，2000，14（1）：48-50.
[59] 黄群策. 同源四倍体水稻与假稻杂交获得实粒种子[J]. 作物学报，2001，27（1）：133-136.
[60] 宋建东，黄悦悦，阳海宁，等. 粳稻为背景的普通野生稻单片段代换系群体的初步构建[J]. 南方农业学报，2010，41（4）：297-302.
[61] KISAKA H, KISAKA M, KANNO A, et al. Intergeneric somatic hybridization of rice （Oryza sativa L.） and barley （Hordeum vulgare L.） by protoplast fusion[J]. Plant cell reports, 1998, 17（5）: 362-367.
[62] KAUSHAL P, MALAVIYA D R, ROY A K. Prospects for breeding apomictic rice: a reassessment[J]. Curr Sci, 2004, 87（3）: 292-296.
[63] BALLESFIN M L E, VINARAO R B, SAPIN J, et al. Development of an intergeneric hybrid between Oryza sativa L. and Leersia perrieri （A. Camus） Launert[J]. Breeding science, 2018, 68（4）： 474-480.
[64] KALLOO, GAUTAM, CHOWDHURY J B. Distant hybridization of crop plants[M]. Springer Sci Business Media, 2012: 63-67.