近亲水稻都能“通婚生子”吗?水稻的生殖障碍被重新认识

科技工作者之家 2019-11-25

来源:中国科学杂志社

导读

《科学通报》第64卷31期发表袁隆平团队论文——“籼型杂种雄性不育水稻9814HS-1的育性与遗传分析”,首次报道了籼亚种内客观存在生殖隔离现象,明确了杂种雄性不育水稻9814HS-1受核基因控制,提出了基于杂种不育利用的多系法杂交稻育种策略。

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田间不孕不育水稻

http://news.wugu.com.cn/article/1431680.html

猫和狗不能自然交配,马和驴的后代骡子不能繁衍!这是因为高等生物遵循着一条让各物种洁身自好、井水不犯河水的自然法则,即生殖隔离;生殖隔离维持了物种赖以生存和发展的基本秩序,保障了物种的特征特性能从亲代传递至子代。

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马和驴的后代骡子无法繁衍(谭炎宁制图)

水稻是我国最大的粮食作物,用来生产稻谷的水稻称为“栽培稻”。按照生长地域差异,我国栽培稻分为适应北方低温环境的“粳稻”和适应南方高温环境的“籼稻”两种类型;粳稻与籼稻好似远亲,它们杂交后虽然能得到种子,但杂种常发生不孕不育。相反,在籼稻内部,不同品种好比是近亲,它们交配后产生出正常生活力的后代;育种家正是利用近亲间的杂交而培育出了诸多产量高、生存适应性强的品种。

人们普遍认为,同属籼稻的近亲之间能自由交配,不存在生殖隔离;那么,是否所有近亲水稻都能“通婚生子”吗?最近,湖南杂交水稻研究中心就报道了一种近亲间传代受阻的现象。研究人员发现,两个育性完全正常的籼稻品种“T98B”和“M114B”的杂种存在生殖缺陷,其杂种9814HS-1的雄蕊在相对低温条件下不能产生有生活力的花粉而失去了续代能力;更有意思的是,当9814HS-1与其它籼稻品种杂交后,所产生的新杂种都具有完全正常的花粉育性并正常结实。

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杂种9814HS-1不能结实(谭炎宁制图)

进一步地,研究人员设想利用类如9814HS-1的杂种不育水稻来培育更强优势的杂交稻。水稻是雌雄同花、自花授粉植物;传统的杂交稻由两个品种直接杂交而成(如下图左),为了高效制备杂交种,育种家设法让杂交稻的A亲本丧失雄性功能,A亲本因失去花粉生活力而不能自交结实,但其雌器官正常,能接受B亲本的花粉而获得杂交种。类似地,若利用9814HS-1作为母稻,选择其它水稻(如C亲本)作为父稻进行交配同样能高效地产生杂交种;且更为重要的是,该杂交种是一种累积了三个亲本遗传成分的“多系杂交稻”(如下图右),理论上具有比传统杂交稻更高的产量和适应性潜能。

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利用杂种不育水稻培育多系杂交稻的思路(谭炎宁制图)

来源:scichina1950 中国科学杂志社

原文链接:http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA3MzQ5MzQyNA==&mid=2656801566&idx=1&sn=b1ae53ed9b73df2813a60535fac3a3af&chksm=84a10dc1b3d684d7ec70b5076ada957db1b298b7f1915a41037fc02d75f5637cc765bb261518&scene=27#wechat_redirect

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