新世纪贵州稻种遗传资源研究利用进展
2016-01-21阮仁超陈惠查陈能刚游俊梅焦爱霞谭金玉黎小冰
阮仁超,陈惠查, 陈能刚, 游俊梅, 陈 锋, 焦爱霞, 谭金玉, 涂 敏, 黎小冰
(1.贵州省农作物品种资源研究所,贵州 贵阳 550006;2.贵州省水稻研究所,贵州 贵阳 550006)
新世纪贵州稻种遗传资源研究利用进展
阮仁超1*,陈惠查1, 陈能刚1, 游俊梅2, 陈锋1, 焦爱霞1, 谭金玉1, 涂敏2, 黎小冰1
(1.贵州省农作物品种资源研究所,贵州贵阳550006;2.贵州省水稻研究所,贵州贵阳550006)
摘要:综述了自2001年以来贵州稻种资源工作者围绕种质资源收集整理、鉴定与评价、遗传改良与种质创新利用研究等方面的主要进展,重点介绍了贵州特色稻种资源的特性鉴定、遗传多样性评价、优异资源遗传改良与种质创新利用
贵州复杂而独特的自然生态环境孕育了类型丰富、遗传多样的稻种资源,是全国稻种遗传多样性的重要组成部分,且拥有丰富的特色优异种质资源,一直受到国内作物种质资源工作者的普遍关注[1-4]。目前保存稻种资源基础样品9000余份,已完成编目并入国家种质资源库保存的贵州本土资源占全国地方稻种资源的10%以上。自“六五”以来,贵州在参加和协作实施国家科技攻关等项目的过程中,广泛开展稻种资源的收集整理、鉴定评价、保存保护与创新利用研究,并初步建立了一套贵州稻种资源工作管理体系,并达到国内同领域的先进水平[5-7]。先后主持或参加完成的科技成果获国家科技进步一等奖(集体奖)和三等奖各1项,农业部和贵州省科技进步二等奖各项2项,贵州省科技进步三等奖1项。
自2001年进入新世纪以来,贵州省稻种资源工作者通过与中国农业科学院作物科学研究所和中国水稻研究所等国家级科研单位合作,先后承担国家科技支撑计划和科技基础性工作专项、农业部作物种质资源保护与利用项目子课题以及贵州省科技计划项目等近10余项,重点围绕贵州特色稻种遗传资源,特别是具有贵州喀斯特适生特性、突出地域特色和民族文化特色的稻种遗传资源的民众认知与传承、考察收集、鉴定评价、保存保护以及种质创新利用等方面开展了一系列的研究,并取得了重要进展。本文对此进行简要回顾和综述。
1收集与整理
2001年以来,笔者等抢救性收集、整理了来源于贵州高原立体农业生态经长期自然演变和人工选择而形成的类型各异、遗传多样的地方稻种资源样品1000余份,引进国内外稻种资源600 余份, 自主改良和创新的遗传种质400 余份,系统完成了编目品种的主要农艺性状鉴定与评价,相继筛选出一批抗病、耐逆、优质等性状优良的种质资源,一并入国家作物种质资源库保存。
1.1贵州特色地方稻种资源的分布概况
在贵州独特的“立体农业”生态形成和长期自然演化和人工选择作用下,形成了遗传多样、类型丰富的地方稻种资源[1-2,4-7]。由于自然生态、民族习俗与消费习惯以及社会经济发展水平等多种因素影响,这些地方资源在贵州以往和现在的稻作生产中具有重要应用价值,对于维护区域农业生物多样性,增强粮食安全,发挥了积极作用。据不完全统计,全省常年水稻耕地面积73.0万hm2左右,其中传统水稻品种在生产上应用面积为6.7~10.0 hm2。生产上应用的传统水稻品种类型主要有粳稻(粳型糯稻)、黑糯、红米等[1-5]。
禾类资源:在黔东南的少数民族(侗族、苗族等)聚居的黎平、从江和榕江县等地,因其独特的地理生态,民族农耕文化的世代传承,形成了一种特殊稻类生态型,被认为是我国较为特异而稀有稻种,蕴藏普通稻种中少见的耐冷、滥、阴、湿、旱、瘠等逆境,是当前水稻抗逆育种和种质创新利用的重要基因源,已逐渐受到我国稻种资源工作者的广泛关注[1-2,4-7]。生产上应用的禾类品种以粳型糯稻为主,禾区常年种植面积1.3~2.0万hm2,产量在350~400 kg/667m2。禾类品种的形态表现为株型松散,穗大粒多,多有芒,难脱粒(收获方式一直以手工摘取稻穗为主,故有常有“摘禾”之名)。而禾类资源的突出特点是温光要求较高,生育期长,在贵州的非禾类种植区栽培下多数不能正常出穗和成熟,显示其地域性极强。此外,禾类品种还多表现优质,而且香味浓郁,常有“一家煮禾满寨香”、“一家煮禾十里香”之说,故为消费者青睐。
旱稻资源:贵州陆稻栽培历史悠久,品种资源丰富,分布较为广泛。历史上栽培面积曾逾过6.67万hm2,是我国陆稻的主要产区之一[1-2]。贵州陆稻较为集中于黔西南州和六盘水市的各县(市),其次为安顺市的关岭、紫云、镇宁等县,毕节地区的纳雍、毕节、赫章、大方等县(市),黔南州的长顺、惠水、罗甸等县,以及黔东南州的黎平、从江、榕江等县。由于贵州陆稻种植长期以来仍沿袭传统粗放的生产方式为主,原有的地方品种普遍存在着地域性强、植株高大、生育期长、产量较低等缺点,但多具有穗大、粒多、穗重、米质优良的特性,其中还有一些广亲和品种,是我国陆稻资源中的珍贵材料。20世纪80年代,从征集的地方品种中评选出穗大粒多,米质较佳,抗旱耐瘠,适应性强的13个品种为推广种。如飞蛾糯、麻旱谷、樱桃糯、弼估旱粳、蛋壳糯、小白壳籼占、黑晕糯、黄壳黄米占、草果糯、小红米籼占等,对稳定与发展陆稻生产起着一定作用。
地方糯稻品种:在生产上应用的糯稻传统品种类型多样,广泛分布于全省各地,但每个品种种植规模较小[1-2]。各地应用的品种具有明显的地域性和不可替代性,主要有“小黄糯”、“本地糯”(几乎每个区域都有本地传统品种)、“白杨糯”等。全省传统糯稻品种常年种植面积3.3万hm2以上,单产350~400 kg/667m2。
地方粳稻品种:传统粳稻品种主要分布于贵州高寒山区和经济落后的偏远山区,也常为少数民族分布区[2]。尽管早熟杂交水稻的推广应用,但因耐冷性等制约,在贵州西北部海拔1 500 m以上区域、黔中地区海拔1 350 m以上区域和南部1 200 m区域都有一定传统粳稻品种种植,常年种植面积在1.3万hm2左右,单产300~350 kg/667m2。
地方黑糯、红米、香米和优质米品种:贵州拥有丰富的有色稻米和优质稻米资源[1-2]。黑糯、红米等传统品种在省内局部地区仍有一定范围的应用,主要用于副食品加工原料,但由于黑糯、红米等传统品种单产较低、抗病性较弱,其规范化种植面积不大。
1.2贵州特色稻种资源的调查与抢救性收集
在2001-2008年,作者等先后考察全省特色稻种遗传资源的民众认知与传承状况,重点对黔东南州、黔西南州、黔南州、毕节、遵义和贵阳等市州特色稻种资源进行考察收集,采集样品600余份。
2012-2014年在实施国家科技基础性工作专项“贵州农业生物资源调查”过程中,阮仁超等对全省42个县(市、区)进行了资源状况的普查,整理了全省特色稻类资源的基本信息(资源分布、储量、保存与保护现状、开发利用状况等)。焦爱霞等[8]、谭金玉等[9-10]采取“查阅文献、普查资源、地方座谈和实地考察”等多种方式,先后在三都、平塘、剑河、镇宁、织金、贞丰、务川、紫云、黎平、荔波、安龙、道真、施秉等20余个县抢救性收集水稻地方品种资源356份,经初步鉴定,已陆续编目繁种200余份入国家作物种质资源中期库保存。2015年在黔东南州的榕江、从江、黎平等禾类分区再次重点考察香禾糯资源的保护与利用现状,并采集样品50余份。综合性考察发现各地现今仍保留了较为多样的稻类遗传资源,凝聚着珍贵的民族认知和丰富的传统知识。
1.3国内外优异稻种资源的引进与利用
引进和鉴定国内外稻种资源是开展超级稻种质创新和新品种选育过程中重要的物质基础和技术储备。2004-2014年阮仁超、陈惠查等利用国际水稻遗传评价网(INGER)种质交换体系和全国作物种质资源协作网等途径从国内外分批引进优异稻种资源2000余份,其中品质优良、抗病较强的材料可作为贵州省优质稻米育种的中间材料,这些资源的引进丰富了贵州现有保存稻种的遗传多样性,拓展了育成品种的遗传基础。引进稻种与贵州本土地方资源共同构成了贵州稻种资源的基础样品,备份保存于贵州省农业科学院的中短期种质库中,向有关单位提供遗传育种利用研究[11-12]。
2鉴定与评价
2.1贵州特色稻种资源的遗传多样性评价
2.1.1贵州禾类资源的遗传多样性评价禾类资源是贵州丰富的地方稻种资源中最具本土地域特色和民族文化特色,又具适应喀斯特地貌代表性的珍稀稻种资源[2,13],其研究价值受到国内同行专家的普遍关注。在禾类资源研究中,马琳、余显权等利用SSR分子标记技术评价了24份贵州禾类资源的遗传多样性,并构建了DNA指纹图谱[15]。
2.1.2贵州旱稻资源的遗传多样性评价旱稻资源同样也是贵州本土具有代表性,且对喀斯特地貌具有较强抗旱性和适生性的稻类种质资源[2,5-7]。因此,评价遗传多样性,保护和开发利用这类稻种资源具有重要学术价值和实践意义。研究表明,贵州南部和西南部地区拥有丰富的种质资源,是全国旱稻遗传多样性的分布中心和分化中心[16~18]。陈能刚等[17]通过对来源于黔西南州、黔南州、贵阳、六盘水和安顺等地区的98份贵州地方旱稻种质资源主要农艺性状进行通径和聚类分析表明,旱稻品种的产量与有效穗数、每穗粒数、每穗实粒数和结实率等性状的关联度最大,并通过直接作用和间接作用产生影响。旱稻聚为3大类,第I类是矮秆、小穗多穗型,以原产册亨、修文、望谟和平坝等县的旱稻品种为主;第Ⅱ类是大穗粒重型,以来源于罗甸、册亨和修文等县的旱稻品种为主;第Ⅲ类是晚熟、高秆、大穗多粒型,以原产册享、望谟等县的旱稻为主。杨学辉等[18]利用24对多态性SSR引物,对来源于上述地区的112份贵州旱稻资源的分子标记分析,再次显示贵州西南部地区旱稻地方资源遗传多样性丰富,是贵州地方旱稻种质资源遗传多样性分化中心,成为贵州喀斯特地区旱稻系统发育和品种演化的重要区域。
2.1.3贵州不同类型稻种资源的遗传多样性评价利用形态学和分子生物学技术评价了贵州不同类型水稻的遗传多样性。陈能刚等[19]采用形态学主成分聚类分析方法评价了稻种资源的遗传多样性,对108份贵州地方资源、24份保持系、84份恢复系和48份香稻资源的12个农艺性状进行了分类评价。主成分分析表明有5因子为主成分,依次为穗部因子、结实因子、穗数因子、粒重因子和穗型因子。通过综合评价分析,将108份贵州地方稻种资源划分为5个类群,24份水稻保持材料划分为4个类群,84份水稻恢复系划分为3个类群,48份香稻种质资源划分为4个类群。研究表明不同类型的种质资源间和同一类型的不同品种间均存在着丰富的遗传多样性,同时也反映了不同类群的种质资源间亲缘关系较远,为遗传改良利用提供了理论依据。游俊梅等[20-22]、陈能刚等[23]对贵州大穗大粒、黑糯米和香稻资源等进行了多样性评价,并为这些特色种质资源的开发利用提出了建设性策略。
在完成形态学鉴定的基础上,分子生物技术被广泛应用于种质资源的遗传多样性评价[24-26]。范付华等[25]利用ISSR分子标记技术对27份贵州地方稻种资源和23份包括常规品种、恢复系、保持系在内的水稻育成品种(系)的遗传多样性进行了评价,并建立了相应的DNA指纹图谱。通过12条引物的PCR扩增获得127个多态性谱带,其遗传相似性系数在0.555~0.942,用3条ISSR引物有效将27份地方稻种资源完全区别,在相似性系数为0.660处可将其分为糯与非糯两大类群;同样,以12条ISSR引物对23份水稻育成品种(系)进行PCR扩增,共获得特异性带121条,应用2条引物组合获得了每个品种的ISSR特征带,在相似性系数为0.678处可将23份水稻育成品种(系)严格地按粳、籼分为两大类群[26]。表明形态学鉴定与分子生物学评价的一致性。
2.2贵州优异稻种资源的特性鉴定与可利用性评价
自2001年以来,通过与中国农业科学院作物科学研究所和中国水稻研究所等科研单位合作,笔者等承担国家“十一·五”科技支撑计划“水稻基因资源发掘与种质创新利用研究”、 农业部作物种质资源保护利用专项“水稻优异种质综合评价”和“水稻种质繁种更新与精准鉴定”等课题,按照《水稻种质资源描述规范和数据标准》,开展耐冷、抗稻瘟病水稻恢复系鉴定和大穗、大粒、抗稻瘟病种质创新利用研究。完成了1200余份创新恢复系及其部分杂交组合的自然病圃抗性鉴定,筛选出08-1386、08N211、08N209、09-1613等遗传稳定恢复系表现中抗稻瘟病;完成了1000余份大穗、大粒资源的鉴选,重新筛选出10余份穗粒数200.0粒以上的大穗型恢复系资源,20余份千粒重30.0克以上的大粒型创新资源,其中1份资源的千粒重达45.0克。同时对育种利用价值较高的种质资源进行遗传改良和种质创新利用研究。此外,采取增广完全随机区组设计方法,对来自国内外的1118份优异稻种资源和96份全国稻种核心样品资源形态特征和生物学特性进行了系统研究,筛选出一批高产、优质、抗逆境等特色优异资源,其中水稻耐冷性资源50余份、抗病资源10余份,其育种利用价值较高,已向研究者提供交流利用。
2.3耐冷性鉴定评价
水稻的耐冷性是贵州高原生态稻作生产应用的重要性状,也被列为育种目标之一[27]。阮仁超等[28]、韩龙植等[29~30]对贵州稻种资源耐冷性鉴定方法与评价指标进行了系统研究。自2002年以来阮仁超等[31~33]对籼型杂交水稻的低温障碍型耐冷性展开了一系列研究。在贵州省不同海拔高度稻作生态区选择具代表性的鉴定地点,采用异地分期播种方式对自然低温胁迫下的杂交籼稻生育后期耐冷性差异进行综合鉴定评价。提出了以小穗育性和低温冷敏指数(RI为指标,采取异地初步评价和综合评价相结合的方法,先后评价了1000余份次杂交水稻新组合的耐冷性。同时利用较高海拔地区的自然低温胁迫法,通过不完全双列杂交方式对同一恢复系与不同不育系配组以及不同恢复系与同一不育系配组杂交组合的耐冷性表现情况评价杂交籼稻组合与其亲本障碍型耐冷性的相关性。结果揭示了杂交籼稻耐冷性表现的复杂性,既与恢复系有关,又受不育系影响。研究还表明,一般籼型两用核不育系的耐冷性优于早籼型三系不育系,以之组配的杂交组合存在一致趋势;不同细胞质来源的核质互作型不育系的耐冷性也存在明显差异,以中籼印尼水田谷型(II-32A等)不育系的耐冷性强,其配制杂交组合的耐冷性也普遍较强。但以早籼型三系不育系组配杂交组合的耐冷性则多受制于恢复系[33]。这为贵州杂交水稻新组合选育提供了理论与实践支持。
2.4贵州稻种资源的化感潜力评价
水稻对稗草和莴苣的化感作用研究曾一度成为国内外化学生态学的研究热点,在作用机理、鉴定评价方法、遗传及基因定位等领域研究都已取得较大进展,通过田间实验、砂培法、土培法、化感次生物质标记法、器官或组织浸提液等方法已筛选出一批抑制稗草生长的化感潜力稻种资源,在水稻地方品种、改良品种(系)、野生稻和陆稻资源中均有发现[34]。阮仁超等以120份不同类型稻种资源为研究对象,采用田间鉴定和室内叶浸提液处理相结合的方法对其化感作用差异进行了鉴定评价。表明田间测定化感抑制稗草的趋势为地方品种>选育品种(系)>引进品种(系)>杂交水稻(含恢复系和不育系),而且地方品种中具有较强化感潜力的频率高于其它类型资源,在贵州地方资源中发现“西江勒麻西”和“六月早”等对稗草综合抑制效果较好,揭示贵州地方稻种资源中存在对稗草有化感潜力的种质[35]。这些资源为开展化感特性的生理和遗传机制研究提供了基础材料。安永平等[36]以中从初筛27份化感种质为材料,以叶浸提法和田间共生法比较了对稗草和莴苣的化感抑制效果。表明两种方法的鉴定结果有较高的一致性,但叶浸提液对莴苣的抑制效果明显大于稗草。进一步验证了贵州地方稻种资源“六月早”和“红脚粘2”的化感效应。
3遗传改良与种质创新利用
笔者认为稻种资源的遗传改良与种质创新实质上是以携带特定优良性状基因的种质资源为供体材料,通过传统技术和现代分子技术,将目标基因重组、聚合并创制出新类型种质资源的过程。由此利用当前掌握的优异稻种资源,围绕提高产量,改善品质,增强抗性的种质创制与育种目标,开展优异稻种资源遗传改良与种质创新利用研究[37-43]。
3. 1优异资源遗传改良与创制研究
阮仁超等自2001年以来利用贵州优异稻种资源,采取传统杂交技术、异地穿梭选择和跟踪鉴定方法,有效聚合丰产、优质、抗逆、广适等优良基因,成功创制培育了一批具有重要利用价值的优质、高产、抗病的优良恢复系,其中包括耐冷、强恢、高配合力红米恢复系“R2190”;高配合力、抗衰、抗病、大密穗型系列水稻恢复系“R634”、“R2276”、“MR222”和“GR8206”等以及闭颖受精的耐冷新种质“黔粳200”等,并分别于2014和2015年获得新品种保护权。
3.1.1保护品种R2190 的创制R2190(红零/明恢86)是利用籼粳杂交后代材料与强配合力恢复系明恢86等不同类型种质为亲本,经多代系谱选育而成的强配合力、耐冷、抗衰红米恢复系。其中红零(天红/R481//1115/ 02428)是以利用携有红米色素基因中间材料天红、耐冷恢复系“R481”、携有东乡野生稻血缘的中间品系“1115”和广亲和品种“02428”采取多次复合杂交的方式,通过逐步聚合目标基因而培育的红米恢复系。以红零为亲本选育的“金优红”于2002年通过了贵州省品种审定[38-39]。改良的R2190于2014年获新品种保护权(CNA20080231.3),并以之为亲本创制的系列红米恢复系测配的系列红米杂交组合在产量、品质和抗逆性等方面均表现出明显优势,为红米杂种优势利用提供了实践经验。
3.1.2保护品种R634 的创制R634(兴野/R481// 02428///明恢86)是多亲本复合杂交经多代系谱选育而成的强配合力、耐冷、抗衰、密穗型水稻恢复系。其中“兴野”(菲矮115//宿根稻/清江70早)是以引进菲律宾的中籼品系“菲矮115”为母本,与从湖南引进具有普通野生稻血缘的传统资源“宿根稻”与“清江70早”杂交后的中间材料作父本杂交,再经多代系谱选育而成的稳定中籼品系。2008年申请植物新品种保护,2014年获新品种保护(CNA20080232.1)。笔者以R634的姊妹系“R2276”为亲本创制了水稻恢复系“黔恢8319”。2008年将自主创制培育的高配合力、耐冷、强恢水稻恢复系“MR222”和“GR8206”等,同时申报农业部植物新品种保护于2015年获得新品种授权。
3.1.3保护品种闭颖受精的特殊遗传材料“黔粳200”的创制黔粳200(兴野/1115// 02428)是采用系谱法,从中选择粳叶籼籽株系,经海南与贵阳异地穿梭,多代连续定向选择,于1999年稳定,创新育成的粳叶籼籽型水稻新品系。该品系诸多性状融合了籼稻和粳稻的特征,且属于闭颖受精特异遗传资源。在田间盛花期,无论晴天还是雨天,温度高或低,其颖花开放比率均较低、张开角度小,仍能完成授粉受精过程,结实率80.0%~85.0%。2000年在贵州高海拔地区进行鉴定比较试验,表现耐冷性较强,结实率较高等特点,2008申请植物新品种保护,2014年获新品种保护权(CNA20080220.8)。
3.2贵州特色稻种遗传资源的育种利用研究
贵州特色稻种遗传资源既有诸如禾类资源等可直接在生产上利用,也有以其为亲本通过杂交育种、花药培养、辐射诱变等传统技术进行遗传改良,通过创造变异进而选育出纯系新品种,或选育出优良恢复系(不育系)配制杂交组合以利用杂种优势,从而育成杂交品种在生产上应用。因此,任何水稻新品种的选育必然伴随遗传改良与种质创新的过程,育成的品种是对创新种质成果的直接利用,也是评价种质创新成效的直接体现。
3.2.1贵州地方稻种资源在育种中利用贵州地方稻种资源在育种中利用较为普遍[2,37]。如利用“洋麻谷”通过杂交育种选育出适应性广、推广面积较大的“遵籼3号”,多次荣膺全国优质米金奖的“金麻粘”等;以源于从江禾类品种“今褓禾”为亲本之一杂交育种成功培育高产、优质、多抗、广适性的糯稻品种“农虎禾”,从1992年通过贵州省审定已在生产上应用20余载;还有通过地方品种系统选育而成的香禾糯品种苟当3号[14]等。
3.2.2贵州地方稻种资源在杂交水稻新品种选育中的利用在杂交水稻新品种选育研究与实践中,汤鸿钧等利用地方粳稻赫章“小黄谷”的耐冷性成功培育耐冷恢复系R481、R467和Q431等及其系列组合通过贵州省级审定[2,37]。阮仁超等自2003年按照“创恢”(创制恢复系)-“引不”(引进鉴定不育系)-“鉴组”(配制并鉴定杂交组合)的基本思路和策略,采取选择抗病亲本人工杂交,聚合丰产、优质、抗逆、广适等优良基因,异地穿梭选择和跟踪鉴定,创制培育优质、高产、抗病的优良恢复系,再通过引进抗病、优质的优良不育系与之组配和鉴选,从而培育高产、抗病、优质和熟期适中杂交水稻的技术路线,成功培育了“成优8319”和“安优5819”等新品种通过贵州省审定[40-43]。
(1) 黔恢8319的创制与成优8319的选育
黔恢8319的亲本来源于绵恢501/R2276//蜀恢527,是历时6年10代培育和创制的抗衰、抗病优良水稻恢复系。其中R2276又来源于“兴野/R481// 02428///明恢86”复合杂交多代选择的稳定恢复系,是授权保护品种R634的姊妹系。
成优8319(成丰A/黔恢8319)是利用自主创制的黔恢8319与引进福建省农业科学院水稻研究所选育的抗病、优质不育系“成丰A”配组,经多年多点异地鉴选而成的高产、抗衰、抗病、迟熟三系杂交中籼迟熟水稻新品种[40]。2010-2011年贵州省杂交水稻区试平均产量分别为568.2和627.7 kg /667m2,分别比对照Ⅱ优838增产4.45%和6.63%。2012年生产试验平均亩产535.6 kg /667m2,比对照Ⅱ优838增产 6.31%。2013年通过贵州省农作物品种审定委员会审定(黔审稻2013002号),适宜于贵州省海拔1000m以下稻区种植。
(2)黔恢5819的创制与安优5819的选育
黔恢5819来源于恩恢58/R2119,是采取择优选择抗病亲本恩恢58通过人工杂交聚合优良基因,采取异地穿梭选择与跟踪鉴定相结合的技术路线,历时6年10代培育而创制的优质、抗病、抗衰恢复系。其中R2119(红亚红/明恢86)又是具有贵州地方品种血缘的红米亚种间杂交稳定后代材料“红亚红”,经与恢复系“明恢86”杂交通过系谱法异地穿梭多代选育而成遗传稳定恢复系。
安优5819(安丰A/黔恢5819)则是按照“创恢-引亲-鉴组”的基本思路,利用培育和创制的“黔恢5819”,同样以引进福建省农业科学院水稻研究所选育的抗病、优质三系不育系“安丰A”与之组配,经多年多点异地鉴选而成的杂交中籼水稻新品种[41-43],表现高产、优质、抗病、抗衰、耐冷和熟期适中等特点。2012-2013年贵州省杂交水稻区试平均产量分别为589.27和646.26 kg /667m2,分别比对照香早优2017增产8.66%和8.80%,2013年生产试验平均产量584.81 kg/667m2,比对照增产2.31%。2014年通过贵州省农作物品种审定委员会审定(黔审稻2014013号),适宜于贵州省中高海拔稻区种植,具较广的生产应用前景和推广价值。
4保存与分发利用
建立了中央与地方两级联动、互为补偿的稻种资源保存保护机制。在中央层面的全国作物种质资源协作网与中国农业科学院作物科学研究等单位建立了协作关系,贵州稻种资源大多数已送入国家作物种质资源库(长期库和中期库)保存,在地方上,建立了以异生境繁种更新技术与中短期冷藏相结合的贵州稻种资源保存技术体系[6,44-45]。根据以贵阳为代表的贵州中高海拔地区自然气候特点,采取种质库种子低温冷藏与田间轮(繁)种更新相结合的方法,对来自不同生态环境、不同种质类型的稻种资源开展保存技术研究,创建了稻种资源高原异生境轮(繁)种技术[46]。确立了(1)播前种子处理与播种;(2)育秧移栽与直播;(3)种植群体与栽培规格;(4)田间耕作与肥水运筹;(5)种子采收及繁种入库种量;(6)种质资源保存档案等重要环节的技术要求。在此基础上结合冷藏库的保存, 初步建立了一套贵州中高海拔地区稻种资源田间轮种更新技术与信息管理体系。在2001-2015年间利用该项技术相继对4000余份次稻种资源资源的种子进行繁殖与更新入国家中期库保存与地方种质库备份保存。与此同时,利用该技术开展稻种资源特性再鉴定再评价研究,继续发掘、鉴评新的优异资源,不断丰富和完善现有稻种资源数据信息,从中筛选出了一批优质、高产、抗旱、耐冷、抗病等特点的优异种质资源,并将其编制成《贵州稻种资源保护名录》和《贵州优异稻种资源图志》。
为深入研究贵州特色稻种遗传资源,按照《生物多样性国际公约》和有关生物资源惠益分享机制以及全国作物种质交流交换流程和规范化要求,笔者等先后向国内众多科研机构和教学单位提供鉴定发掘的稻种优异资源1500份份次,用以开展新品种选育、遗传多样性评价等科学研究利用[2,11]。
5结语与讨论
实践证明贵州建立的以调查收集为基础,鉴定评价与有利基因发掘为重点,遗传改良与种质创新为核心, 注重保护和利用遗传多样性的稻种资源工作管理技术体系是有效的,研究取得了重要进展。但还存在基础设施不完善、支撑保障体系脆弱、研究队伍不稳定、基因发掘与鉴别能力不强、研究层次相对滞后等一系列的问题,成为我们今后努力的方向。在“十三·五”期间重点做好以下工作:(1)以实施“全国第三次农作物品种资源普查与评价”为契机,对全省稻种本土资源再次进行抢救性收集整理、鉴定评价和入库保存;(2)发挥农业部作物基因资源与种质创制贵州科学观测实验站的职能作用,开展资源鉴定评价,提高基因发掘与鉴别能力,提升贵州整体研究水平;(3)改善现有作物种质资源保存基础条件,在贵州省农业科学院内新建1000m2管理规范、设施现代的贵州低温低湿种质资源保存库,进一步完善贵州稻种资源工作管理技术体系,促进种质资源的利用。
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·专家特稿·
关键词:稻; 种质资源;遗传多样性;鉴定评价;利用;贵州
Progress on the research and utilization of rice germplasm resources in Guizhou in the 21st century
RUANRen-chao1*,CHENHui-cha1,CHENNeng-gang1,YOUJun-mei2,CHENFeng1,JIAOAi-xia1,TANJin-yu1,TUMin2,LIXiao-bing1(1.GuizhouInstituteofCropGermplasmResources,GZAAS,Guiyang550006,China; 2.GuizhouRiceResearchInstitute,GZAAS,Guiyang550006,China)
Abstract:In this paper, the major progress on the research and utilization of rice germplasm resource in Guizhou is summarized based on the germplasm collection, evaluation, utilization and preservation since 2001. It also reviews the main achievements of research, genetic improvement and utilization on distinctive rice germplasm resources. Guizhou Rice Germplasm Management System (GRGMS) had been established in recent years. The GRGMS includes several branches such as Identifying and Evaluating System (IES), Reproducing & Conversing System (RCS), Germplasm Information System (GIS) based on technological standards. It will be efficient to promote the further research and utilization. Finally, some problems including germplasm collection, especially distinctive native rice germplasm, genetic improvement and innovation, were discussed.
Key words:Oryza sativa L.; Germplasm resources; Genetic diversity; Evaluation; Utilization; Guizhou Province
文章编号:1008-0457(2015)05-0001-08国际
DOI编码:10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2015.05.001
中图分类号:S511
文献标识码:A
通讯作者:*E-mail:ruanrc@163.com。
基金项目:国家科技支撑计划“水稻基因资源发掘与种质创新利用研究”(2006BAD13B01-21);贵州省科技支撑计划“后期功能型杂交水稻种质创新与利用研究”(黔科合NY字[2010]3003)和“籼型杂交水稻耐冷性鉴定技术研究与应用”(黔科合NY字[2010]3004);贵州省创新能力建设专项[黔科合院所创能(2010)4002];贵州省科技重大专项“水稻种质改良创新与利用”(黔科合重大专项字[2013]6023号)。
收稿日期:2015-08-20;修回日期:2015-10-10