水稻育种学 第4章 水稻育种目标.ppt

* 第四章 水稻育种目标 * 育种目标是指在一定的自然、栽培和经济条件下，对计划选育的新品种提出应具备的优良特征特性，即对育成品种在生物学和经济学性状上的具体要求。 制订育种目标就好像盖房子时的工程设计蓝图，它要指明计划育成的品种在哪些性状上需要进行改良，这些性状要达到什么标准。 育种目标不是一成不变的，它是随着社会经济的发展、生态环境的变化以及种植制度的改革等而变动的。如以前相当长的时间把水稻产量提到重中之重，而对其品质、抗性、生育期等指标的要求甚少，那是由当时中国国情所决定的，解决13亿人口的温饱问题是头等大事。同时，育种目标在一定时期内又是相对稳定的，它体现出育种工作在一定时期的方向和任务。 什么是育种目标？ * 4.1 高产 4.2 优质 4.3 稳产（多抗） 4.4 生育期适宜 4.5 适于机械化操 当今水稻的育种目标 * 4.1 高产 要达到水稻高产，必须了解产量构成因子及其遗传特点。产量是数量性状，由多基因控制，每个基因的作用微小，基因具累加效应。 水稻的单株产量是由单株穗数、每穗粒数和粒重组成的，它们称为水稻产量直接构成因素。 * 单株产量 穗数 每穗粒数 粒重 单株产量的构成要素 * 单株穗数的遗传 穗数是多基因控制的数量性状。穗数性状的表现受环境条件影响较大，遗传力较小。 穗数不同的品种杂交，多穗表现为部分显性，杂交一代倾向穗数增加，杂交二代呈连续性变异。 * 粒数的遗传 粒数的遗传也受多基因控制。穗型大小不同的品种杂交，杂交一代表现中间型，杂交二代呈连续变异。 例如，A与B品种杂交，前者每穗平均135粒，后者平均195粒，F1平均为165粒，F2呈连续分布，变幅为105-220粒。有超亲遗传的特点。 * 粒重的遗传 粒重的遗传受多基因控制。粒重不同的品种杂交，杂交一代表现中间型，倾向大粒亲本，杂交二代呈连续分布。但粒重的遗传力较高。 育种上杂交早代开始注意粒重的选择，在一定的选择强度下，可得到较大的遗传进展。 * Song等（2007）成功克隆了负向控制水稻粒重的数量性状基因GW2，结果表明， GW2作为一个新的E3泛素连接酶可能参与降解促进细胞分裂的蛋白，从而调控水稻颖壳大小、控制粒重以及产量。 当GW2的功能缺失或降低时，该基因降解可能与细胞分裂相关蛋白的能力下降，从而加快细胞分裂，增加谷粒颖壳的细胞数目，进而显著增加水稻谷粒的宽度、加快籽粒灌浆速度、增加粒重以及产量。 通过分子标记选择方法将大粒品种的gw2基因导入小粒品种中培育成新株系，与小粒品种相比，该新株系虽然每穗粒数有所减少，但由于粒重的明显增加，单株产量依然显著增加，显示该基因在高产育种中具有利用价值。 Song XJ, Huang W, Shi M, Zhu MZ, Lin HX. A QTL for rice grain width and weight encodes a previously unknown RING-type E3 ubiquitin ligase. Nat Genet, 2007, 39(5): 623-630 Li等（2011）成功地克隆了一个正调控水稻粒宽和粒重的数量性状基因GS5，证实较高的 GS5 表达水平可能参与促进细胞周期循环，加快细胞循环进程，从而促进水稻颖壳细胞的横向分裂，进而增大颖壳的宽度，继而加快谷粒的充实和胚乳的生长速度，最终增大种子的大小以及增加谷粒的重量和单株产量。 对不同水稻品系进行GS5启动子比较测序，发现 GS5 在自然界主要有3种不同的组合方式，分别是 GS5 大粒单倍型、 GS5 中粒单倍型和 GS5 小粒单倍型，正好对应不同品系宽、中等宽和窄粒形等3组不同粒宽的性状。其中， GS5 小粒单倍型是野生型，而 GS5 大粒单倍型是水稻驯化和育种过程中功能获得性的突变型。 启动子镶嵌转化分析进一步表明，上述突变型的形成，取决于 GS5 启动子的自然变异。 Li YB, Fan CC, Xing YZ, Jiang YH, Luo LJ, Sun L, Shao D, Xu CJ, Li XH, Xiao JH, He YQ, Zhang QF. Natural variation in GS5 plays an important role in regulating grain size and yield in rice. Nat Genet, 2011, 43(12): 1266-1269 4.2 优质 * 为了加快我国优质稻米的发展步伐，提高我国稻米的品质，国家制定了优质稻谷国家标准GB/T17891-1999。该国家标准从糙米率、整精米率、垩白粒率、垩白度、直链淀粉含量、食味品质分、胶稠度、谷粒长宽比、不完善粒%、异品种粒%、黄粒米%、杂质%、水分%、色泽气