上海交通大学团队研发出多项水稻分子育种新技术

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粮食安全是人类发展急需解决的迫切问题之一。中国在水稻杂交育种技术的创新为保障世界粮食供给做出了巨大贡献。随着耕种面积不断减少、人口数量不断增长以及社会发展的需求，培育高产优质高抗水稻新品种仍然是全世界农业工作者的目标。
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上海交通大学科研团队针对国家粮食安全需要，以及杂交水稻研究的学科前沿，与国内外相关机构正开展密切合作，研究水稻发育与育性机理，利用分子辅助育种手段培育超级杂交稻等，为我国水稻持续增产和国家粮食安全提供科技支撑。日前，科研团队研究出多项水稻育种新技术和水稻新品种、新组合。　　聚焦培育杂交稻的优异种子　　上海是我国南方稻区最早开展杂交粳稻选育的省市之一，虽然上海水稻种植面积较小，但在杂交粳稻育种方面取得了系列科技成果。先后培育出多个杂交水稻新品种，为上海水稻生产、粮食自给能力、生态平衡起到了重要作用。“在新形势下如何利用现代生物技术手段揭示水稻高产、优质、抗逆等重要农艺性状、培育新品种已经成为上海乃至全国水稻育种的新目标。”团队负责人张大兵教授向记者表示。　　雄性不育系的发现和利用是杂交水稻体系的核心，为了系统研究水稻育性发育的分子机理并在生产中应用，上海交大科研团队围绕杂交水稻新技术新方法方面开展了大量研究。“我们利用上海地区推广的常规水稻9522为基础，建立了大规模水稻突变体库、分离了30多个控制水稻雄性不育的关键基因、选育了新型水稻雄性不育系、并开展了杂交水稻分子育种。在Developmental Cell、PNAS、Nature Communications、Plant Cell等国际期刊发表30多篇高质量论文，获得育性调控基因专利8项；获得水稻新品种审定1项；有8个水稻花粉育性调控基因进行了水稻分子育种。”张大兵向记者介绍了团队研究的主要成果。　　对光和温“敏感”的新型水稻系　　据了解，目前杂交水稻分为三系杂交水稻和两系杂交稻。由于两系杂交育种具有配组自由等优点，我国水稻种植中面积排名前十的杂交水稻品种中，两系杂交稻占据六席。　　谈到杂交稻育种的突破问题时，张大兵教授介绍说：“两系杂交稻育种的核心是光温敏不育系水稻资源的发现和利用，它的花粉育性转换主要和日照长短或者温度高低有密切关系，杂交水稻制种过程中环境温度的变化经常会导致育性非预期转换，直接影响到制种的纯度，给杂交水稻种子生产带来很大风险。这是杂交水稻育种过程中一个最为主要的瓶颈。”　　针这一瓶颈问题，交大团队历经多年研究，发现了一种新型光敏为主的水稻雄性不育系，该不育系可以通过光照时间长短来实现不育系的育性转换，由于在一个特定地区、特定季节的光照长短比较固定，可以通过分期播种实现两系杂交水稻稳定、高效地制种和繁种。杂交水稻种子生产的风险大大降低，可谓是两系杂交水稻育种的革命性技术创新。目前团队正在利用该不育系开展两系水稻的分子育种。　　探知种子纯度的神奇叶片　　“杂交水稻种子纯度检测是保证水稻安全生产的核心环节，几十年来的常规做法是选取小量样本冬季在海南种植杂交，在种子结实阶段观察纯度，来判断杂交种子是否合格。这个过程往往需要半年左右时间，需要花费大量人力物力。”张大兵向记者介绍。　　为解决这个问题，交大的科研团队采用分子标记辅助育种的手段，研制成功一种根据水稻幼苗期叶片颜色深浅，通过肉眼分辨杂交水稻品种纯度的体系。这种快速可视化纯度鉴定新方法可以在大大缩短了杂交水稻种子纯度鉴定的时间，节约了检测成本，为杂交水稻种子提前销售提供技术基础。　　新品种实现杂交水稻高效、绿色　　“培育优质、高产、抗逆、水肥利用效率高的水稻品种是水稻育种的重要目标”张大兵介绍说，“从扎实的实验室基础研究成果到杂交水稻田间种植应用，水稻新品种的分子选育背后需要创新性科研思维以及艰辛的试验，通过无数次试验后获得这些杂交水稻生产技术和一些暂露头角的新品种有望实现杂交水稻生产的体系的革新，并实现杂交水稻增产增效，同时还具有降低肥料使用量，生态环保等社会效益。”　　研究团队从实验室基础研究到产学研相结合，目前已拥有五个自主知识产权的水稻亲本和杂交组合。　　“金汇A”和“早丰A”是两种杂交稻制备种子的母本。其中“金汇A”体内设置的分子“标签”可以清楚地告诉我们种子的纯度，大大节省了检测成本。而“早丰A”制种适应范围广泛、产量高，最特别的地方是，它还具有香味。作为杂交制种父本的“JP69”，是抗病模范。它适用于不同生态类型的水稻种植区，抗稻瘟病，可以和不同的籼稻、粳稻杂交。　　“金汇优50”能够抵抗上海地区主要病害，节肥30%。该品种不仅外观米质好，而且蒸煮米饭柔软可口。“金汇优50”大米曾参加2012年上海市市民品尝会，获得市民的交口称赞。“早丰优69”是一种新型大穗型籼粳交超级杂交稻，科学种植可降低种子用量和施肥量约20%。预估每亩较现有杂交稻品种可增收350元以上。