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元江普通野生稻渗入系创制及其应用

文献类型： 获奖成果

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获奖名称： 技术发明奖

获奖等级： 一等奖

第一完成单位： 云南省农业科学院生物技术与种质资源研究所

获奖时间： 2017

摘要： 　　项目针对水稻育种面临的遗传基础狭窄，育种效率低，育成品种难有重大突破；难以适应品种更替不断加快需求；野生稻由于与栽培稻亲缘关系较远难以直接利用其保存的大量优异性状基因等重大问题，在农业部公益性行业专项《农业野生植物资源保护利用技术研究与示范》、省攻关计划《生物技术育种核心技术集成研究与种质创新》等6个项目的持续支持下，历时16年，开展了，第一，元江普通野生稻遗传特性精准鉴定研究，发现元江普通野生稻具有包括广谱高抗白叶枯病等一系列优良遗传特性，尚无籼、粳分化，原始性极强。第二，元江普通野生稻与现代主栽粳稻品种合系35号远缘杂交创制渗入系，发挥元江普通野生稻原始性极强能带来强烈的杂交后代染色体和基因遗传交换重组效应，从而创造出大量遗传变异材料即渗入系；改良并优化一系列方法并进行运用，运用远缘杂交诱导克服了远缘杂交不亲和问题，用胚挽救克服了远缘杂交种胚发育不正常问题，用染色体原位杂交验证克服杂交后代的真实性难以直观判断问题，用回交克服远缘杂交后低代材料的染色体（基因组）不匹配自身不育（自交不结实）问题，DH培养快速纯合克服杂交后代疯狂分离、遗传不稳定等重大技术难题，建立了高质量的元江普通野生稻渗入系库。第三，对渗入系库代表材料进行功能基因定位和基因组重测序了解基因组结构变化和帮助估算渗入片段大小。第四，在籼、粳生态区适时定向对渗入系进行常规育种选育和分子标记辅助选育，同时选育籼稻和粳稻新株系、新品系、新品种。 　　建立的技术具有国内外领先优势：第一、利用元江普通野生稻与粳型栽培稻合系35远缘杂交大大拓宽了栽培稻遗传基础，覆盖普通野生稻基因组5.16倍，在渗入系群体中元江普通野生稻染色体片段累计达到2.477GB。第二、为国内外首个在粳稻遗传背景上创制的元江普通野生稻渗入系库，具有渗入系总数4006个，每个渗入系至少携带1个元江普通野生稻染色体片段，渗入系中出现大量超亲性状，主要农艺性状如大穗、大粒等都超过栽培稻亲本，出现一些列新性状及其组合，渗入系库的遗传多样性非常丰富，代表渗入系350个，近等基因系33组（66个渗入系），是解析野生稻遗传基础、研究稻种驯化及籼粳稻分化机制、籼粳稻遗传重组形成优势机制的重要工具材料，同时也打破了野生稻在育种利用上利用难的瓶颈。籼稻和粳稻的结实率高达85.0-97.7%，为利用野生稻资源提供了目标性状突出、综合农艺性状趋于稳定的优良中间亲本63个，包括很有价值的广谱高抗白叶枯病渗入系，定位了5个重要功能基因，开发SSR和InDel分子标记13个，发现SNP分子标记3173293个。第三、建立了集成多种生物技术发掘野生稻优良性状培育水稻中间亲本和新品种的技术新途径，改良并优化生物技术包括：远缘杂交、胚挽救、基因组原位杂交、DH途径、MAS方法、基因组重测序方法等，形成一系列专利技术。第四、创建了从同一杂交组合可同时培育籼稻、粳稻品种的育种新方法，形成专利技术，资源利用与育种的效率都大大提高，培育出可作中间亲本的19个新品系，具有多穗、大粒、抗逆等重要性状。 　　本研究创制的渗入系库，是发掘野生稻重要功能基因的基础，获得系列优异水稻渗入系，是未来育种的重要种质创新材料和优质中间亲本，建立的可同时培育籼稻和粳稻新品种的高效育种方法，对提高水稻资源利用效率和育种效率，提升种业集团的研发竞争实力，保障粮食安全意义重大，社会效益显著。 　　项目获国家专利授权13项（其中发明7项，实用新型6项）；国家植物新品种保护授权3个；审定水稻新品种2个，其中云资粳41号因为抗逆性强，入选云南省科技厅汇编的《作物抗旱技术及品种》，因为具有元江普通野生稻血缘成为杂交粳稻的优良恢复系；发表重要学术论文23篇（SCI收录2篇），出版专著1部（科学出版社）；为相关单位提供渗入系创新种质材料740份（次），育成新品种近三年累计示范推广200多万亩，新增产值10多亿元，取得了显著的经济效益。 　　

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