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2012年高等学校科学研究优秀成果奖技术发明奖一等奖

水稻籼粳杂种优势利用相关基因挖掘与新品种培育

信息来源: 发布日期:2018-11-08 浏览次数:

获 奖 者:万建民 赵志刚 江玲 程治军 秦瑞珍 翟虎渠

获奖单位:南京农业大学 中国农业科学院作物科学研究所

成果简介:

水稻是我国主要粮食作物。野生稻细胞质雄性不育基因的发现,实现了亚种内杂交水稻的三系配套,大幅度提高了我国水稻产量。水稻籼粳亚种间杂种优势强大,一般比亚种内杂交水稻产量潜力高10-30%,但籼粳亚种间杂种存在半不育、超亲晚熟和株高超亲等问题,严重影响其在生产上的利用。因此,本项目开展了水稻籼粳杂种优势利用相关基因挖掘与新品种培育,发现并利用广亲和、光钝感早熟和显性矮秆基因,培育籼粳交高产水稻新品种。

1、发现11个不育位点,克隆广亲和基因,探明籼粳交配子体败育分子机理。2000年以来相继发现4个籼粳交雌配子不育位点(S29、S30、S31、S32)和7个雄配子不育位点(S19、S33、S34、S35、S37、qPS-1、pss1),在相应不育位点上均发现了广亲和基因。聚合不同位点的广亲和基因,创制广亲和不育系和恢复系,组配的籼粳交新组合结实率稳定在85%以上,有效解决了籼粳交配子体败育难题。图位克隆了花粉半不育基因pss1,从分子水平上阐明了pss1在禾本科作物中的进化和作用机理(Plant Cell,2011)。

2、发现控制抽穗期的光钝感基因,明确各稻区主栽品种的抽穗期基因型及其互作关系。发现了光钝感基因Dth8(Plant Physiol.,2010),提出在籼粳亲本选配中利用光钝感基因、感光性基因型相同、感光性基因型非互补的分子设计育种方法,设计目标基因型和最佳育种方案,获得了理想熟期的籼粳交新组合。

3、发掘水稻显性矮秆基因。发现显性矮秆突变体Epi-df,利用显性矮秆突变体Epi-df和KL908,分别图位克隆了显性矮秆基因Epi-df和D53,为解决籼粳杂种株高超亲、培育适当株高的水稻品种奠定基础。

4、聚合广亲和基因和光钝感基因,培育籼粳交新品种。聚合S5-n、S7-n、S17-n等广亲和基因和光钝感基因Dth8,培育出广适强优恢复系W107,组配的协优107和Ⅱ优107分别通过国家和省级审定。2006年协优107在云南省永胜县1.13亩上创亩产1287公斤,刷新了世界水稻亩产最高记录。利用等位基因置换法,将S5i、S7i、S8i、S9i等籼型育性基因转移到粳稻背景的光敏不育系中,创制与籼型亲和力强的粳型不育系509S,组配的籼粳交新组合"南农优102"在2010、2011年国家南方晚籼杂交稻区试中排名第一。通过粳中渗籼,聚合优质、高产、抗病虫等性状的有利基因,育成高产优质多抗粳稻新品种宁粳2号、3号。新品种累计推广1270.2万亩,新增效益134185.4万元,其中2009-2011年推广871.3万亩,新增效益93872.1万元。
获植物新品种权7项,申请1项,获得国家发明专利6项,申请4项,发表论文98篇,其中,在Plant Cell、Plant J、Genetics、TAG、PMB等杂志发表SCI论文47篇,SCI引用次数374次。

本项目有效解决了籼粳亚种间杂种在生产上的利用难题,为保障我国粮食安全、农民增收和农业可持续发展做出了重要贡献。