水稻物种杂交与同源四倍体的产量潜力

2023-11-28 理论教育版权反馈

【摘要】：第五篇关于物种间杂交及同源四倍体水稻的产量潜力文献综述稻属植物是禾本科植物中非常重要的植物种群，它们广泛地分布于全球的热带地区和亚热带地区。由此认为，利用同源四倍体水稻为杂交母本与非洲栽培稻杂交更容易将后者的遗传物质引入亚洲栽培稻。同源四倍体籼粳亚种间杂种第一代在千粒重和结实率上所表现出的特点是挖掘其产量潜力的性状基础。

第五篇　关于物种间杂交及同源四倍体水稻的产量潜力

文献综述

稻属植物是禾本科植物中非常重要的植物种群，它们广泛地分布于全球的热带地区和亚热带地区。在稻属内包含有两个栽培物种和21个野生物种。关于稻属植物的生物学研究从20世纪初就已经开始，其中对其物种的类型和地理分布研究得比较清楚，对其潜在价值的挖掘主要局限在对普通栽培稻(Oryza Sativa)的遗传改良及其杂种优势利用，对非洲栽培稻(0.glaberrima)的研究深度还相当有限。由于稻属植物种类的多样性、生态条件的差异性、人类认识水平的局限性和学科发展的不平衡性，导致人类对稻属植物的研究仍然停留在一定的学术水平，这给后人留下了许多值得进一步探索和研究的问题。

根据袁隆平提出的杂交水稻育种的思路，亚种间杂种优势比品种间杂种优势更强，物种间远缘杂种优势比亚种间杂种优势更强，利用物种间远缘杂种优势是杂交水稻超高产育种的探索方向之一。由于异源多倍体水稻能保持其染色体组的杂合性和同源染色体的平衡状态，在理论上其后代不会发生性状分离，由此成为永久杂种，使杂种优势能长期保持。通过现代生物技术，以稻属内现有物种为基础，创造出异源多倍体水稻后再筛选具有强大杂种优势和实用价值的异源多倍体水稻品系，由此也可望固定水稻的杂种优势。从水稻多倍体的研究现状来看，近期迫切需要对同源多倍体水稻的一些技术问题进行深入研究。(www.chuimin.cn)

非洲栽培稻和亚洲栽培稻是稻属内两个不同的物种，在两者之间存在着一定的生殖隔离。研究结果表明，非洲栽培稻分别与亚洲栽培稻中的两种染色体组倍性水平的水稻品系进行杂交均表现出一定的可交配性，生殖隔离并不是很严格。然而，不同染色体组倍性的亚洲栽培稻与非洲栽培稻杂交，其结实率表现出明显的差异。二倍体水稻与非洲栽培稻不容易杂交，其杂交结实率比较低(0.32%～1.93%)，而同源四倍体水稻与非洲栽培稻比较容易杂交，其结实率比较高(1.22%～8.86%)。由此认为，利用同源四倍体水稻为杂交母本与非洲栽培稻杂交更容易将后者的遗传物质引入亚洲栽培稻。同时，黄群策等(2003)以同源四倍体水稻和二倍体水稻为杂交母本，以非洲栽培稻为花粉供体进行了远缘杂交配组，对其杂交结实的胚胎学机制进行了研究。研究结果表明，非洲栽培稻的花粉粒能在二倍体水稻的柱头上萌发，但萌发频率仅为0.18%～0.56%，花粉管在花柱内的伸长速度比较慢，发生受精作用的频率也比较低，因而二倍体水稻与非洲栽培稻杂交的结实率比较低。然而，非洲栽培稻的花粉粒在同源四倍体水稻的柱头上萌发频率高达12.81%～14.65%，花粉管在花柱内的伸长速度比较快，发生受精作用的频率比较高，因而同源四倍体水稻与非洲栽培稻杂交的结实率也比较高。在同源四倍体水稻与非洲栽培稻的杂交中发现，其受精作用比较特殊，其中包括精细胞与卵细胞的单受精作用，精细胞与次生极核的单受精作用和正常的双受精作用。

在本篇主题中选用了10篇论文，从二倍体水稻与同源四倍体水稻杂交、同源四倍体水稻与非洲栽培稻杂交、同源四倍体水稻与假稻杂交、同源四倍体水稻与狼尾草杂交和同源四倍体籼粳杂种第一代产量潜力等方面阐明了作者的6个学术观点。其一，异倍性水稻杂交组合的结实率很低(0．20%～1．64%)，但在两种配组方式之间却存在着明显差异，即以同源四倍体水稻为杂交母本而以二倍体水稻为杂交父本则其异交结实率比较高(0.42%～1．64%)，反之，以二倍体水稻为杂交母本而以同源四倍体水稻为杂交父本则其异交结实率比较低(0．20%～0．85%)。在杂交时重复一次授粉能显著地增加多倍体组合的异交结实种子数。通过常规杂交法所获得的同源三倍体成活植株的频率很低(0．07%)，而通过采用杂种子房培养法所获得的同源三倍体植株的成活率比较高(0．78%)，后者的效率比前者要高出11.14倍。其二，普通栽培稻和非洲栽培稻是在稻属内所包含的两个栽培物种。不同倍性的普通栽培稻与非洲栽培稻之间不存在严格的生殖隔离，通过有性杂交可以获得杂种第一代种子，但其结实率因普通栽培稻的染色体组倍性水平而异。利用同源四倍体水稻为杂交母本与非洲栽培稻杂交更容易将后者的遗传物质引入到普通栽培稻。其三，同源四倍体水稻因染色体组多倍化而导致了其有性生殖能力变弱．其遗传保守性比较小而遗传可塑性比较大，因而利用同源四倍体水稻为杂交母本与假稻杂交则难度比较小，成功的可能性比较大。其四，在以同源四倍体水稻为杂交母本与狼尾草的属间杂交中存在着一定的可交配性，两者的生殖隔离不是很严格，杂交成功的机率很大。其五，由于同源四倍体水稻具有比较特殊的生殖特性，它是水稻远缘杂交中的良好亲本和桥梁，由此可望将远缘物种的有益性状转育到水稻中，进而创造出水稻新种质。其六，不同染色体组倍性的籼粳亚种间杂种第一代在单株穗数和每穗颖花数上并没有表现出很大的差异。然而，在千粒重和结实率上，不同染色体组倍性的籼粳亚种间杂种第一代所表现出的差异特别明显。同源四倍体籼粳亚种间杂种第一代在千粒重和结实率上所表现出的特点是挖掘其产量潜力的性状基础。在二倍体水平籼粳杂种第一代所表现出来的优势效应很难按照现有的技术程序得到应用，而在同源四倍体水平籼粳亚种间杂种第一代所表现出来的强大的杂种优势效应值得进一步研究和挖掘。

水稻物种杂交与同源四倍体的产量潜力

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