Discussion on Germplasm and Gene Utilization in Breeding of Super Rice

Abstract

Abstract: Breeding of super rice is a new breeding method based on semidwarf breeding and utilization of heterosis in rice. It is the result of utilization of germplasms or genes and its interaction with environment. The paper reviews the current status of integrative utilization of germplasms and genes in the breeding of super rice in China. It deals with gene introgression of indica and japonica, pyramiding and using of yield QTLs in cultivated rice, exploitation and use of the genes related with highyielding, resistance to pests, plant and root architectures. Nowadays agronomical important genes and their closelylinked molecular markers are not enough to supply the strong basis for molecular breeding of super rice. The common cross breeding is still an effective method in breeding of super rice through interactive use of the rice germplasms. Therefore it is necessary to make great efforts to develop wideadaptable super rice or green super rice through exploitation of genes related with highyielding, high quality, resistance to pests and diseases, and tolerance to stresses. The modern molecular breeding methods in combination with common cross techniques should be adopted in the program of super rice breeding.

Key words: introgression of indica and japonica, yield, quantitative trait locus, super rice

摘要： 超级稻育种是矮化育种和杂种优势利用的深化，其本质是资源或基因及基因与环境互作的综合利用。为给超级稻育种提供思路，回顾和分析了超级稻育种中的资源及基因综合利用现状，包括籼粳基因渐渗及利用、栽培稻产量QTL累加及利用、野生稻产量及抗病基因发掘及利用、株型和根系相关基因的发掘及遗传改良等。指出由于真正能用于超级稻育种的有利基因及连锁标记还不多，水稻基因研究成果还不足以支撑超级稻分子育种，目前的超级稻育种仍以常规杂交技术和资源的综合利用为主。需要进一步发掘高产、优质、抗病虫、抗逆基因，常规育种技术与分子育种技术相结合，培育广适性或绿色超级稻。

关键词: 籼粳渐渗, 产量, 数量性状座位, 超级稻, 育种

CHENG Shihua,CAO Liyong,ZHUANG Jieyun,WU Weiming. Discussion on Germplasm and Gene Utilization in Breeding of Super Rice[J]. Chinese Journal of Rice Science.

程式华,曹立勇,庄杰云,吴伟明. 关于超级稻品种培育的资源和基因利用问题[J]. 中国水稻科学.

References

[1]程式华. 中国超级稻育种研究的创新与发展. 沈阳农业大学学报, 2007, 38(5): 647-651.

[2]程式华, 孙宗修, 斯华敏. 籼粳交DH群体和RIL群体的构建及籼粳分化. 中国水稻科学, 2001, 15(4)： 257-260.

[3]Cheng S H, Cao L Y, Zhuang J Y, et al. Super hybrid rice breeding in China: Achievements and prospects. J Integ Plant Biol, 2007, 49(6): 805-810.

[4]余传元, 万建民, 翟虎渠, 等. 利用CSSL群体研究籼粳亚种产量性状的杂种优势. 科学通报, 2005, 50(1): 32-37.

[5]毛传澡, 程式华. 水稻农艺性状QTL定位精确性及其影响因素的分析. 农业生物技术学报, 1999, 7(4): 386-393.

[6]庄杰云, 郑康乐. 水稻产量性状遗传机理及分子标记辅助高产育种. 生物技术通报, 1998(1): 1-9.

[7]占小登, 曹立勇, 程式华, 等. 水稻第6染色体短臂株高及产量性状QTL的分解. 中国水稻科学, 2008, 22(2)： 137-142.

[8]庄杰云, 樊叶杨, 吴建利, 等. 水稻CMSWA育性恢复基因的定位. 遗传学报, 2001, 28(2): 129-134.

[9]Ashikari M, Sakakibara H, Lin S Y, et al. Cytokinin oxidase regulates rice grain production. Science, 2005, 309: 741-745.

[10]Xiao J H, Li J M, Grandillo S, et al. Genes from wild rice improve yield. Nature, 1996, 384: 223-224.

[11]邓启云, 袁隆平, 梁凤山, 等. 野生稻高产基因及其分子标记辅助育种研究. 杂交水稻, 2004, 19(1): 6-10.

[12]邓化冰, 邓启云, 陈立云, 等. 马来西亚普通野生稻增产QTL的分子标记辅助选择及其育种效果. 中国水稻科学, 2007, 21(6): 605-611.

[13]李德军, 孙传清, 付永彩, 等. 利用ABQTL 法定位江西东乡野生稻中的高产基因. 科学通报, 2002, 47(11): 854-858.

[14]He G M, Luo X J, Tian F, et al. Haplotype variation in structure and expression of a gene cluster associated with a quantitative trait locus for improved yield in rice. Genome Res, 2006, 16: 618626.

[15]黄得润, 陈洁, 侯丽娟, 等. 协青早B//协青早B/东乡野生稻BC1F5群体产量性状QTL分析. 农业生物技术学报, 2008, 16(6): 977-982.

[16]Tian F, Li D J, Fu Q, et al. Construction of introgression lines carrying wild rice (Oryza rufipogon Griff.) segments in cultivated rice (Oryza sativa L.) background and characterization of introgressed segments associated with yieldrelated traits. Theor Appl Genet, 2006, 112: 570-580.

[17]Xiao J H, Li J M, Grandillo S, et al. Identification of traitimproving quantitative trait loci alleles from a wild rice relative, Oryza rufipogon. Genetics, 1998, 150: 899-909.

[18]Xie X B, Jin F X, Song M H, et al. Fine mapping of a yieldenhancing QTL cluster associated with transgressive variation in an Oryza sativa×O. rufipogon cross. Theor Appl Genet, 2008, 116: 613-622.

[19]Khush G S, Bacalangco E, Ogawa T. A new gene for resistance to bacterial blight from O. longistaminata. Rice Genet Newsl, 1990, 7: 121-122.

[20]Ronald R C, Tanksley D. Genetic and physical mapping of the bacterial blight resistance gene Xa21. Rice Genet Newsl, 1991, 8: 142-143.

[21]曹立勇, 庄杰云, 占小登, 等. 抗白叶枯病杂交水稻的分子标记辅助育种. 中国水稻科学, 2003, 17(2): 184-186.

[22]彭应财, 李文宏, 樊叶扬, 等. 利用分子标记辅助选择技术育成抗白叶枯病杂交稻协优218. 杂交水稻, 2003, 18(5)： 5-7.

[23]程式华, 庄杰云, 曹立勇, 等. 超级杂交稻分子育种研究. 中国水稻科学, 2004, 18(5)： 377-383.

[24]陈温福, 徐正进, 张龙步. 水稻超高产育种生理基础. 沈阳：辽宁科学技术出版社, 2003.

[25]Jin J, Huang W, Gao J P, et al. Genetic control of rice plant architecture under domestication. Nat Genet, 2008, 40(11): 1365-1369.

[26]Tan L B, Li X R, Liu F X, et al. Control of a key transition from prostrate to erect growth in rice domestication. Nat Genet, 2008, 40(11): 1360-1364.

[27]Wang Y, Li J. Rice, rising. Nat Genet, 2008, 40(11): 1273-1275.

[28]周开达, 汪旭东, 李仕贵, 等．亚种间重穗型杂交稻研究．中国农业科学, 1997, 30(5)： 91-93.

[29]程式华, 翟虎渠. 水稻亚种间超高产组合的若干株型因子的比较. 作物学报, 2000, 26(6)： 713-718.

[30]程式华, 曹立勇, 陈深广, 等. 后期功能型超级杂交稻的概念及生物学意义. 中国水稻科学, 2005, 19(3)： 280-284.

[31]朱德峰, 林贤青, 曹卫星. 不同叶片卷曲度杂交水稻的光合特性比较. 作物学报, 2001, 27(3): 329-333.

[32]朱德峰, 林贤青, 曹卫星. 水稻深层根系对生长和产量的影响. 中国农业科学, 2001, 34(4)： 429-432.

[33]吴伟明, 程式华. 水稻根系育种的意义与前景. 中国水稻科学, 2005, 19(2)： 174-180.

[34]吴伟明. 水稻根系性状的遗传及基因定位[D]. 北京: 中国农业科学院, 2006.

[35]王熹, 陶龙兴, 俞美玉, 等. 超级杂交稻协优9308生理模型的研究. 中国水稻科学, 2002, 16(1)： 38-44.

[36]张启发. 绿色超级稻培育的设想. 分子植物育种, 2005, 3(5)： 601-602.

[37]程式华, 廖西元, 闵绍楷. 中国超级稻研究：背景、目标和有关问题的思考. 中国稻米, 1998(1)： 3-5.