我国水稻无融合生殖与杂种优势固定研究动态
我国水稻无融合生殖与杂种优势固定研究
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我国水稻无融合生殖与杂种优势固定研究动态 黄显波
自从3o年代Narashin,Karpachenko和 Stebbins先后提出利用无融合生殖固定杂种 优势的设想以来+许多科学家对植物无融合 生殖进行了大量研究.现在已知自然界中至 少有35个科,99个属.300多个种有无融合 生殖,无融合生殖频率最高是早熟禾科,有 34个属,100多个无融合生殖种.由基因控制 的高频率的或专性的无融合生殖在一些作物 的野生亲缘种中已被发现.如小麦的亲缘种 Elymusretisetus,玉米的亲缘种Tripsacum daetyloids以及珍珠粟的许多野生种Pen— nisetumBashaw在牧草无融合生殖研究中, 已成功地选育出五个无融合生殖的巴费尔草 品种.在高梁如珍珠粟等少数栽培作物中也 已发现兼性无融合生殖.
1987年,我国杂交水稻育种家袁隆平对 水稻杂种利用提出了分三步走的战略设想: 即从"三系","二系"到"一系"."一系法"即利 用无融合生殖法固定并利用水稻种间以致更 远缘的强大杂种优势.选育无融合生殖特性 的水稻已成为近年来我国水稻育种界的一个
研究热点.利用无融合生殖固定杂种优势可 以免除"三系法"和"二系法"中不育系繁殖, 杂交稻制种等环节.大大地降低了成本等原 因而深受青睐.这方面的研究也取得明显地 进展,目前已发现多种水稻无融合生殖现象, 并在胚胎学,育种学,遗传学进行了研究. 一
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无融台生殖的定义及固定杂种优势 的基本要求
1.无融合生殖的定义
无融合生殖是指不经精卵融合而形成胚 或种子一种生殖方式.它与有性繁殖不同,因 为没有受精过程,即不通过两性融合过程.它 又与无性繁殖不同,因为不是以营养器官进
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行繁殖+而是通过种子或胚而进行的无性繁 殖.它可分为:减数配子体(旺囊)或单倍体的 无融合生殖,未减数配子体(胚囊)或:倍体 的无融合生殖,不定胚和胚状体三种类型. 2.无融合生殖固定水稻杂种优势的基 本要求
无融合生殖是介于有性生殖和性生殖之 问的一种特殊生殖方式,是以减数分裂的配子 体或未减数分裂的配本以及体细胞发育形成 旺或种子+蔡德田认为:从经典遗传学的角度考 虑+只有无融合生殖呈显性遗传才能在子一代
表现.从固定杂种优势的目的出发只能走专性 无融合生殖的道路
律尚不清楚,遗传的多样性也许使我们难以意 料.无论如何.利用无融合生殖固定水稻杂种优 势必需要求:?杂种后代不分离,个体之间要求 相对的—致性.?发育良好的吼?受环境 因素影响小,能稳定遗传.
二,无融合生殖的育种方法
单倍体的无融合生殖在育种上的利用: 先进行不同亲本之间的杂交.获得杂种第一 代.将杂种的花药,未授粉子房取来进行离体 培养以获得单倍体植株,或用化学药剂处理, 或用射线照射花粉授粉以获得单倍体植株, 再用秋水仙素处理以得到纯合的二倍体,选 出优良个体进行繁殖.
专性无融合生殖在育种上的利用t以专 性无融合生殖用作父本与不同品种或种进行 杂交,后代中可分离出有性生殖和专性无融 合生殖的植株.选择专性无融合生殖并且具 有高度杂种优势的单株,加以扩繁即可在生 产上应用
兼性无融合生殖在育种上的利用:兼性 无融合生殖水稻后代会发生有睦生殖和兼性 17
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《三明农业科技》1999年第1期(总84期) 无融合生殖的分离.而难以利用.一般采用两 个兼性无融合生殖品种之间杂交,在后代中 选择具杂种优势的高度无融合生殖甚至接近 和完全的争陆无融合生殖体在生产上利用 特性
日前.我国已报道的水稻无融合生殖见 表从已报道的材料来看可分为兼性无融合 生殖,唯倍体无融合生殖.三倍体无融合生 三,我国水稻无融合生殖材料及其特征殖,四倍体无融合生殖及多胚水稻五种类.
无融合生殖水稻的特征特性
材料名称材料米付料类型特征特眭
HDAR兼性无融合生殖自发分裂形成旺, 低频率双胚苗
开花前卵细咆华中农大,驭胚蒴×梗 {圭N离千束沣入诱变
SAR一1四…农大,雄性不育单单倍体无融合生具低频率无性肛发生特性,减数分
裂后胚嶷中
性结实殖卵细咆形成胚,饭按自发形成胚乳. 中科院成部生物所在单倍体无融合生具较高的双苗率,无融合结籽来谅于胚轴裂
C100】双流农场水稻试验田
生发现殖
中科院植物研究所
TARSB一1/巴利拉的F代三倍体无融台生三倍体能部分结实,且后代稳定为三倍
体中发现殖
南京11四倍体无融合生
四倍体畅州大学具有孤雌生殖和无配子生殖能力殖 CYARO2重庆作物所,云贵高谭
梗中出现的双胚苗兼性无融台生殖具产生多胚和异倍单胚苗
APlv华南农大多胚水稻具有多卵器t胚囊内多个卵细日电受精形成多胚
,3338多胚水稻多胚,融台子房的多卵器分别发生受精 API湖南杂交水稻中心不定胚不定胚来源于助细胞 四,我国目前水稻无融合生殖材料用于 固定杂种优势存在的问题
1.单倍体,三倍体,四倍体无融合生殖
材料中,其单性结实率低,且来源不清在育 种上应用比较困难
2.多胚水稻中,多胚苗出现频率低,合
子胚与不定胚区分困难,且胚胎学的证据不 充分.
3?兼性无融合生殖材料中,无融合生殖 现象发生频率低,且无融合生殖苗的鉴定难 度大.
目前,未发现可直接用于固定水稻杂
种优势的显性基因控制的专性无融合生殖水 稻.
五,无融合生殖水稻研究的前景
目前一些研究表明,利用无融合生殖特 性的材料在配籼粳交组合后能够出现早世代 稳定系;利用单倍体和三倍体无融合生殖材 料与普通二倍体水稻杂交能够获得2一 5左右的结实率,F代出现分离,产生大部 分二倍体植株和部分异倍体水稻二倍体单 株在F:代出现部分单株不分离现象这些研
究结果说明利用无融合生殖水稻固定水稻杂 种优势具有现实性
随着对无融合生殖材料的进一步发掘与 研究,以及采取生物基因工程方法转移近缘 野生种无融合生殖基因研究的开展和胚胎 学,遗传学,育种学,生理学等多学科的协作 研究,利用无融合生殖固定水稻杂种优势在 不久的将来成为现实.无融合生殖研究的开 展将对我国水稻育种产生深刻的影响,也必 将对发展我国粮食生产作出新的贡献
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