多倍体水稻选育与进化育种学

【作者】 蔡得田； 陈冬玲； 陈建国； 宋兆建；

【机构】 湖北大学；

【摘要】 “生物进化”是生物科学永恒的活跃主题,超级稻选育是解决世界粮食短缺危机的重要大举措。目前,超级稻育种无论是依靠常规育种还是杂交稻育种都是建立在二倍体水平、以品种间杂交为主的育种理论基础上的。从生物进化的趋势出发,受自然界70%以上的高等植物是多倍体,主要粮棉油作物小麦、棉花和油菜都是多倍体,在它们经历二倍体向多倍体演化的过程中,伴随着产量成倍增加的启示下,蔡得田、袁隆平等于1999年提出“利用远缘杂交和多倍体双重优势选育超级稻”的新战略,其育种原理与常规育种和杂交稻育种不同,印利用优良基因组合的亚种间杂种、种间杂种和基因组间杂种多倍体优势。 50多年来,多倍体水稻育种进展很慢,其主要原因在于存在两个瓶颈问题:多倍体水稻诱导频率低（5%左右）和多倍体水稻结实率低（＜50%）。经过几年的努力,这两个瓶颈问题已经突破。利用远缘杂交和多倍体双重优势选育多倍体水稻和杂交稻的方法（巴获国家发明专利）,采用”组织培养和化学药剂处理结合诱导多倍体水稻的方法”（也获国家发明专利）,已获得230多个多倍体原种、亚种间杂种、种间杂种和基因组间杂种。特别是选育出2个多倍体减数分裂稳定性基因（Polyploid Meiosis Stability,PMeS）品系,它们不仅具有自身结实率较高（70%左右）的特点,而且能使它们的杂种一代具有75%以上的高结实率（已申请国家发明专利）。从60多个籼粳杂交组合中选育出4个强优势多倍体组合,显示出超级稻特点。2003年克隆示范种植2亩,在因季节迟了而未能完全成熟的情况下,仍达到700kg/667m²高产量,较两优培九增产。一批栽培稻与 A 基因组野生稻的杂交后代也具有优势强结实牢高的特点,将成为种间杂种多倍体水稻的重点选系。栽培稻与 B 基因组、E 基因组野生稻的杂交后代（AABB、AAEE）已种植到 F₇代,它们具有50%左右的结实率。有望成为第一批具有应用价值的异源多倍体水稻品系。2003年10月14日湖北省科技厅主持,由袁隆平、傅廷株、张启发、朱英国等专家参加的成果鉴定会,给予了很高的评价,认为是“一种原创性育种新途径”,达到“国内外领先水平”。在美国巨资进行“Ory Map”研究的情况下,我们提出“以多倍体水稻选育为模式,探讨进化育种学的理论与实践”的课题,将为选育超级稻解决世界粮食危机开辟新的道路,还为建立“进化育种学 Evolutionary Breeding”新学科提供理论与实践基础。更多还原