高育性四倍体水稻新种质创制及杂种优势评价 - 图文 

成果高育性四倍体水稻新种质创制及杂种优势评价 名称： 登记2019-05-05 日期： 完成华南农业大学 单位： 完成刘向东,陈志雄,Muhammad Qasim Shahid,李亚娟,郭海滨,陈远谋,殷伟,陈林,谢磊,于人员： 航,俞淑红 研究2015-01-01至2016-12-31 起止日期： 主要农、林、牧、渔业 应用行业： 社会农林牧渔业发展 经济目标： 评价广东省科学技术厅 单位： 评价2017-03-24 日期： 成果一．课题来源与背景； 水稻是最主要的粮食作物之一。育种是提高其产量和抗性简介： 最主要途径之一。矮化育种和杂种优势利用曾使水稻产量大幅度提高。但目前水稻产量和抗性也出现徘徊现象。如何培育出新型水稻品种已成为现代水稻育种家急需考虑的问题。水稻多倍化可以提高“异基因”的杂合性，增加优良基因组合和互作的概率，从而产生强大的杂种优势，并增加对不良环境影响的适应性，达到稳定提高产量和抗性的目的。所以，开展水稻多倍化育种具有重要意义。 二．研究目的与意义； 同源四倍体水稻育性普通偏低，生产上难以应用。所以，创造育性正常且能克服杂种F1不育性的新型四倍体水稻是水稻多倍体育种的关键。申请者经过努力，选育出高育性四倍体水稻新种质。本项目利用该新种质与光温敏核雄性不育四倍体水稻以及其他不同类型四倍体水稻杂交，组配杂种一代，评价其杂种优势。在此基础上，通过高通量测序对代表性组合F1的转录组进行研究，进一步分析产生杂种优势的分子基础，为利用四倍体水稻提供依据。 三．主要论点与论据； （1）四倍体水稻育种主要限制问题是缺乏高育性材料，本项目成功地选出高育性材料，利用该材料与不同类型四倍体水稻杂交组配杂种开展杂种优势评价的研究。 （2）由于四倍体水稻遗传背景的复杂并可能涉及表观遗传问题，直接对其基因组研究难度大，所以采用高通量测序对表达水平进行研究，主要做法是利用强优组合，通过高通量测序对转录组进行比较研究，以找到与杂种强优关联的基因或染色体片段。 四．创见与创新； 1. 高育性新型四倍体水稻的杂种优势评价。主要利用2份高育性新型四倍体水稻分别与不同类型同源四倍体水稻杂交，组配F1，对杂种F1杂种优势进行评价。取得以下创新性结果： （1）以新型四倍体水稻华多3号共组配40个杂种F1。其中华多3号为父本的杂交组合，株高、穗数、实粒数、总粒数、单株粒重、十粒长等6个性状的超亲优势平均值为正值。中亲优势依次为实粒数>单株粒重>总粒数>穗数>结实率>株高>十粒长；以华多3号为母本的31个组合，产量构成因素的超亲优势和中亲优势均为正值，超亲优势变异幅度依次为实粒数>总粒数>单株粒重>穗数>结实率。30个组合穗数表现出超亲优势和中亲优势。29个组合实粒数和总粒数表现为正的超亲优势和中亲优势。30个组合结实率具有中亲优势，23个具有正向超亲优势。 上述结果说明，华多3号不仅本身育性正常，且与同源四倍体水稻组配的杂交种在产量性状方面具有较高的杂种优势，因此选择高育性且能克服其杂种F1不育性的新材料，可大大提高产量性状优良的同源四倍体水稻的育种效率。 （2）利用新型四倍体水稻华多1162与不同结实率的同源四倍体水稻配制42个杂交组合，结果表明，华多1162所组配的杂种一代表现出明显的群体平均杂种优势和群体超亲优势，具有广泛的杂种优势，说明该材料的高育性是一样可以遗传的，其具有较高的研究和利用价值。 2. 高育性新型四倍体水稻产生杂种优势的分子基础。一是利用一个代表性杂种F1通过转录组等研究，在其F1 分别检测到807、663 和866 个花药、子房和叶片特异的表达基因，其中合计1224 个基因表现非加性表达; 44 和10 个分别被注释为TFs和甲基化转移酶基因。基因富集和共表达分析显示与花药、子房和叶片特异表达的基因通路，以及涉及育性、抗性和表观遗传因子。其中42 个减数分裂时期特异和8个相关基因是花药特异的；38 miRNAs 其靶基因涉及花粉育性等。研究结果说明，新型四倍体水稻克服杂种不育性的分子遗传机理是复杂的。二是利用同源四倍体水稻亲本开展花粉发育过程miRNA研究，发现涉及育性的miRNA。 五．社会经济效益，存在的问题：1. 发表SCI收录论文3篇。 2. 2份新型四倍体水稻获得国家植物新品种权保护的授权，分别是“华多1号”（ 授权公告号：CNA008989E）和“华多2号”（ 授权公告号：CNA008990E）。该材料与不同类型的同源四倍体水稻杂交组配的杂种F1育性正常，具有明显的产量等优势，显示其利用潜力，有望成为水稻多倍体育种重要的材料来源。 3. 培养硕士3名，青年教师1名。