华南农业大学张桂权教授对水稻籼粳亚种间杂种不育的前景

水稻（Oryza sativaL.）分为两个亚种：籼稻和粳稻。 众所周知，亚种间的杂种优势通常强于亚种内的杂种优势。 20世纪70年代以来，籼型杂交水稻在我国乃至世界范围内得到广泛应用。 但由于籼粳亚种间的杂交种普遍不育，籼粳亚种之间的杂交优势难以发挥。 近几十年来，籼稻和粳稻亚种之间杂交不育的遗传和分子基础已变得越来越清楚。 在此基础上，提出了克服籼粳亚种杂交不育的育种途径，并在籼粳亚种杂交水稻的研制方面取得了初步成果。

近日，华南农业大学农学院张桂全教授对水稻籼粳亚种杂交优势利用前景进行了文献综述。 该文章以“Prospects of use of inter-subspecies杂种优势在籼稻和粳稻之间”为题正式发表在《综合农业杂志》（JIA）2020年第1期上。

文章认为，籼粳稻亚种之间的杂交不育主要受S5、Sa、Sb、Sc、Sd、Se基因座控制。 其中，S5控制杂交种的雌性不育，S5、Sa、Sb、Sc、Sd、Se控制杂交种的雄性不育。 这些位点的基因模式都是单位点孢子体-配子体相互作用模式。 在这些位点上，籼稻通常携带 Si 等位基因，而粳稻通常携带 Sj 等位基因。 Si 与 Sj 等位基因相互作用，导致携带 Sj 等位基因的配子流产。 同时，这些位点中存在中性等位基因Sn，Sn与Si或Sj等位基因之间的相互作用不会导致配子败育。 换句话说，Sn 对 Si 和 Sj 等位基因都有亲和力。

基于这些研究结果，克服籼稻和粳稻亚种之间杂交不育的育种方法主要有两种。 一是通过回交将籼稻的Si基因转入粳稻中，培育出S5、Sa、Sb、Sc、Sd、Se基因座带有Si等位基因的粳稻品系。 这些粳型菌株对籼稻有亲和力，但对粳稻是杂种不育，因此被称为“粳型籼稻友好菌株”。 二是筛选出S5、Sa、Sb、Sc、Sd和Se基因座的Sn等位基因，通过回交将这些Sn基因转入籼稻或粳稻中，并在S5、Sa、Sb籼稻或粳稻品系中培育全部在 、Sc、Sd 和 Se 基因座上都有 Sn 等位基因。 这些籼稻品系和粳稻品系与一般籼稻和粳稻杂交种具有亲和性，分别称为“籼稻宽亲和系”和“粳稻宽亲和系”。 与籼稻品种配用“粳型籼亲亲系”和“粳型广亲和系”，或与粳稻品种配用“籼型宽亲和系”，正常结果籼粳亚种杂交可栽培水稻。

引用论文：

张贵全. 2020. 籼粳亚种间杂种优势利用前景. 19（1）：1-10。

专家简介

张桂全：华南农业大学农学院教授、博士生导师，广东省植物分子育种重点实验室主任，亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室项目负责人，国务院学位委员会学科评议组主任、中国遗传学会理事会理事。 1998年入选教育部“跨世纪人才培养计划”。 2000年享受国务院特殊津贴。 2001年至2010年任华南农业大学农学院院长。 2005年被聘为“广东省高校特聘教授”（珠江学者）。 长期从事作物遗传育种学科的教学和科研工作，主要研究方向为水稻遗传与分子育种。 获省部级科学技术奖一等奖2项、二等奖2项、三等奖3项。 在国内外学术期刊发表学术论文150余篇，其中SCI期刊论文60余篇。 主持和参与育成的水稻新品种10余个，已在华南地区广泛推广应用。 2001年荣获“广东省五一劳动奖章”，2013年荣获“全国五一劳动奖章”。 1987年师从华南农业大学卢永根教授，开始从事水稻杂交不育遗传研究。 此后，他的研究团队一直从事水稻杂交不育基因的分子图谱研究以及克服籼粳亚种间杂交不育的研究。 近年来，开展了籼粳亚种杂交水稻的开发并取得了初步成果。