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科技创新进展:利用分子设计育种破解“北粳南移”困境 
作者:重点实验室
来源:中国水稻研究所
发布时间:2019-06-05

近日,Plant Biotechnology Journal在线发表了我所种质创新课题组的一篇题为“Using Heading date 1 preponderant alleles from indica cultivars to breed high-yield, high-quality japonica rice varieties for cultivation in south China”的科研论文,从分子设计的角度尝试解决水稻“北粳南移”问题。

感光性是水稻在特定地域环境生长发育的适应性。长期以来,我国水稻驯化适应形成了以秦岭—淮河为界的“南籼北粳”的种植格局。相对而言,南方的籼稻产量较高,北方的粳稻食用品质更好。为满足人民日益增长的对美好生活的追求,“北粳南移”成为水稻育种改良的重要目标。但是,适应于北方种植的粳稻因为感光性的原因,在南方种植时往往因提前开花导致产量急剧下降。解决粳稻提前开花问题对“北粳南移”具有重要意义。

研究人员选取了123个从1936年到2009年间育成的中国主栽大面积推广品种,以分析Hd1单倍型与产量相关性状的人工选择。在这些品种中,粳稻主要由两种单倍型(H8和H13),而籼稻则有三种主要单倍型(H14、H15和H16)。等位基因频率分析结果表明,Hd1基因在中国主栽的籼稻品种和粳稻品种中存在不同优势等位基因差异。早期的籼稻品种以H15为主要单倍型,近年育成的品种则以H16和H14为主要单倍型;而粳稻Hd1的单倍型始终以H8为主要单倍型。进一步分析表明,籼型Hd1优势等位基因型H16是现代大穗型水稻育种的优势单倍型,其在二次枝梗数上有着明显的人工选择趋向。通过分子设计将籼稻H16单倍型导入粳稻品种春江06,在适当延长粳稻抽穗期的同时,显著提高了粳稻春江06在海南种植的单穗产量(约增加19.7%),又保证了其粳稻原有的蒸煮食味品质特性。研究成果对开展粳稻向低纬度地区植种的精准设计育种有着重要意义。

该研究得到了国家自然科学基金、农业农村部转基因重大专项和中国农业科院科技创新工程的资助。冷语佳博士、高易红硕士和在读博士生陈龙为共同第一作者,钱前研究员、朱丽研究员和曾大力研究员为论文的共同通讯作者。

原文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13177


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