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分子设计育种调控水稻产量与品质

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    日前,从中国水稻研究所获悉,水稻所与中国科学院遗传与发育生物学研究所及中国农科院深圳基因组所大力合作探索水稻分子设计育种,积极推动传统育种向高效、精准、定向的分子设计育种转变。3月20日,相关研究成果在线发表国际著名学术期刊《自然-植物(Nature Plants)》上。
    水稻矮化育种和杂交水稻技术的应用对提高稻谷产量、保障国家粮食安全发挥了重要作用。上世纪80年代中期以后,随着稻米市场的逐步开放和生活水平的不断提高,单一追求产量的超高产水稻品种难以满足市场的需求。如何改善稻米综合品质,提高稻米的商品价值,一直是育种家和稻米企业追求的共同目标。
    水稻的产量和品质均为复杂的数量性状。迄今为止,人们不仅已经鉴定出水稻产量相关的数量性状基因座位(QTL)或基因达数百之多,也发现数量众多的淀粉合成相关基因组成复杂的遗传调控网络,精细调控稻米食味和蒸煮品质。如何将这些复杂数量性状调控和谐、有序地整合于当前主栽品种则是传统育种面临的技术困境,而基于当前生物学技术进步的分子设计育种则展现出巨大的技术优势。
    研究团队将已完成基因组测序的日本晴和9311作为优良目标基因供体,对28个优良目标基因主动设计,涉及水稻产量、稻米外观品质、蒸煮食味品质和生态适应性等;以食用品质较差的超高产品种“特青”作为优良基因的受体,在经过8年的杂交、回交和聚合选择,结合分子标记定向选择获得了若干份优异的后代材料。这些材料充分保留了特青的遗传背景及高产特性,而稻米外观品质、蒸煮食味品质、口感和风味等均显著改良,所配组的杂交稻稻米品质也显著调高。该研究结果将极大推动作物传统育种向高效、精准、定向的分子设计育种转变。
    该研究得到国家自然科学基金委、科技部和中国科学院先导项目的资助。水稻所曾大力研究员和中科院遗传与发育生物学研究所田志喜研究员为共同第一作者,钱前和李家洋为共同通讯作者。(通讯员 陈鎏琰)

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