中国农业科学 | 沈阳农业大学水稻研究所北方粳稻生物技术实验室

分析籼型血缘渗入对北方粳稻产量和品质的影响

籼粳稻杂交育种是中国特别是北方粳型超级稻育种的总体技术路线，分析籼型血缘渗入在粳稻育种中的作用，可以最大限度地避开亚种间杂交产生的负面影响，将为进一步聚合亚种间优势性状、扩宽粳型栽培稻的遗传多样性、在更高水平上平衡粳稻产量和品质及突破粳稻育种瓶颈提供理论基础和种质资源。

近期，沈阳农业大学水稻研究所北方粳稻生物技术实验室完成的题为“籼型血缘渗入对北方粳稻产量和品质的影响”的研究论文在《中国农业科学》2023年第56卷22期正式发表。

该研究以籼粳交重组自交系（RIL）及从黑龙江省、辽宁省、山东省和江苏省收集的74份不同年代粳稻主栽品种为试材，结合基于Illumina HiSeq2500平台的全基因组高通量测序和多地表型调查，分析籼型血缘对北方粳稻产量和品质的影响，并使用CRISPR/Cas9基因编辑技术对籼型血缘渗入所引入的不利基因进行基因敲除。

RIL在四地区的产量品质性状

分析RIL发现籼型血缘与穗长、粒长呈显著正相关，与碾磨品质呈负相关，其中，与整精米率达到显著水平。籼型血缘在江苏省与直链淀粉含量呈显著负相关，与粗蛋白含量呈显著正相关。籼型频率与粒形的相关性随着纬度的增加而增强，而与穗长和整精米率的相关性随着纬度的增加而减弱。

籼型血缘对RIL产量和品质性状的影响

通过调查粳稻主要稻区不同年代主栽品种，发现籼型血缘渗入位置和比例并不是均匀分布在12条染色体上，在第1、10、11和12染色体上，籼型血缘分布较多。江苏省和辽宁省主栽品种的籼型血缘显著高于黑龙江省和山东省，而且2000年后育成的品种籼型血缘显著高于2000年之前的品种。各粳稻区不同年代主栽品种籼型血缘渗入显著增加了每穗粒数，籼型血缘渗入区域中包含多个抗性和育性相关基因。在盐丰47的第5染色体上有一段籼型血缘渗入片段，包含籼型粒型调控基因GS5和籼型垩白调控基因Chalk5，增加了盐丰47的千粒重，但影响了其垩白性状。应用CRISPR/Cas9技术敲除盐丰47的Chalk5，纯合基因编辑植株的粒形与盐丰47相似，其垩白性状得到了显著改善。

不同年代主栽品种的籼型血缘比例和分布特征

籼粳稻杂交育种中，籼型血缘渗入主要通过增加每穗粒数增加粳稻产量潜力，同时对粳稻碾磨品质有负面影响。通过全基因组高通量测序挖掘籼粳杂交育种过程中因遗传累赘所引入的不良等位基因，应用CRISPR/Cas9基因编辑技术对不良等位基因进行快速准确的改良，是一种高效的育种辅助手段。

该研究获得国家自然科学基金(32071982)的资助。

引用本文：

徐海, 李秀坤, 芦佳浩, 姜恺, 马玥, 徐正进, 徐铨. 籼型血缘渗入对北方粳稻产量和品质的影响[J]. 中国农业科学, 2023, 56(22): 4359-4370.

XU HAI, LI XIUKUN, LU JIAHAO, JIANG KAI, MA YUE, XU ZHENGJIN, XU QUAN. The Effect of indica/Xian Pedigree Introgression in japonica/Geng Rice Breeding in China[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2023, 56(22): 4359-4370.