水稻广亲和品系HDH73 的创制和鉴定

夏明元，李进波，戚华雄

（湖北省农业科学院粮食作物研究所∕粮食作物种质创新与遗传改良湖北省重点实验室，武汉 430064）

水稻（Oryza sativaL.）是世界上重要的粮食作物之一，提高单产一直是水稻育种研究的热点和难点。袁隆平将杂交稻的发展分为3 个阶段，即品种间杂种优势利用、亚种间杂种优势利用和远缘杂种优势利用［1］。目前，中国生产上大面积推广种植的杂交稻主要是品种间杂交种，通过品种选育已难以持续提高单产。籼粳亚种间的杂种一代具有比品种间杂种更强大的优势，但其杂种F1代存在株高偏高、生育期超亲晚熟、结实率偏低以及子粒充实度较差等问题，其中结实率偏低是亚种间杂种优势利用的主要障碍［2］。

1982年日本学者Ikehashi 和Araki 首次提出广亲和基因，并对利用广亲和基因克服籼粳亚种间杂种的不育性进行了研究［3］。随后，国内外科学家对该位点展开了进一步研究，最终发现该位点由3 个连锁基因组成，形成1 个杀手-保护者互作的生殖隔离体系，继而调控水稻籼粳杂种雌配子的育性和偏分离［4，5］。国内外科学家利用广亲和材料在亚种间杂种优势利用方面开展了大量的研究，但育种工作进展缓慢。直至近10 多年来，宁波市农业科学院、中国水稻研究所等单位利用常规育种技术创制出了一批籼粳中间型广亲和恢复系，通过与粳型不育系配组，选育出了甬优系列和春优系列等较典型的籼粳亚种间杂交稻并在生产上大面积推广应用［6-8］。因此，创制综合性状优良的广亲和材料是开展亚种间杂种优势利用研究的前提。课题组以优良籼粳杂交组合甬优4949 为材料，利用花药培养技术获得了一批双单倍体材料［9］，从中选育出若干份综合性状较好的籼粳中间型材料，其中一些携带有广亲和基因。本研究对其中的1 份携带有广亲和基因的中间材料HDH73 的籼粳属性进行遗传分析并对其杂交组合的农艺形状进行初步鉴定，以确定其育种价值。

1 材料和方法

1.1 供试材料

试验材料HDH73 是综合性状较好并携带广亲和基因的育种中间材料，长粒粳S 是粳型光温敏不育系，均由湖北省农业科学院粮食作物研究所选育；广3S 是广东省农业科学院水稻研究所育成的光温敏核不育系。2019年3月中旬在海南省利用广3S和长粒粳S 分别与HDH73 配制F1代种子。

1.2 田间试验设计

2019年5月20日在武汉市播种亲本和杂交组合。所有材料按常规方式播种和移栽，每份材料按顺序种植，每小区种植3 行，每行10 株，株行距为16.7 cm×20.0 cm，常规田间管理，成熟后调查农艺性状并记录结果。

1.3 单核苷酸多态性（Single nucleotide polymor⁃phism，SNP）分析

水稻高通量SNP 分型由武汉基诺赛克科技有限公司完成。根据水稻重测序数据分析全基因组SNP，设计SNP 标记。在苗期分别取HDH73、长粒粳S、广3S 的叶片提取基因组DNA，其后进行文库构建与测序，最后进行目标位点基因型分析。

1.4 主要农艺性状调查

水稻成熟后，每份材料取中间行的典型单株5株，分别考察植株的株高、有效穗数、每穗总粒数和千粒重等产量性状，其中不育系的千粒重参照海南繁殖种子考种数据。利用Microsoft office 2003 软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 HDH73 的籼粳属性的遗传分析

根据水稻重测序数据分析，设计1 148 个SNP标记用于水稻高通量SNP 分型。参照水稻基因组（MSU RGAP6.1），分别比较日本晴与广3S、长粒粳S和HDH73 的位点信息。从表1 中可以看出，广3S与日本晴的多态性较高，长粒粳S 的多态性较低，而HDH73 的多态性居中。由此可以初步判断，广3S、长粒粳S 分别为籼稻和粳稻品系，HDH73 为偏粳品系。

表1 供试材料与日本晴SNP 标记的多态性分析

利用日本晴和明恢63 之间以及日本晴和珍汕97B 之间具有多态性的SNP 标记进一步分析供试材料的遗传背景。分析结果（表2）表明，证实了广3S、长粒粳S 分别为籼稻品系和粳稻品系；HDH73的籼粳成分分别占比为1∕3 和2∕3，为偏粳品系。

表2 供试材料与对照品种SNP 标记的多态性分析

甬优系列组合的籼粳属性主要为中间型或偏粳型［10］，HDH73 的籼粳属性为偏粳型主要是杂交组合的基因型决定的，同时由于HDH73 是利用花药培养技术育成的，因此，花药培养过程中粳型基因型的优先选择也可能有一定的作用。

2.2 亲本和杂交组合的主要农艺性状调查

从表3 可以看出，杂交组合广3S∕HDH73 和长粒粳S∕HDH73 在生育期、植株株高等方面与现有的中籼杂交稻组合相当，结实率正常可育，没有出现典型的籼粳交组合存在的问题。比较杂交组合的产量性状，广3S∕HDH73 比长粒粳S∕HDH73 具有更多的有效穗数和每穗总粒数，因此，广3S∕HDH73 杂种优势更强，这点与其亲本间具有较大的遗传距离相吻合。由此说明，可以利用HDH73 作为广亲和供体材料用于水稻广亲和品种的选育。

表3 亲本和杂交组合农艺性状考种结果

3 讨论

现代水稻品种改良在籼稻中渗入粳稻血缘或在粳稻中渗入籼稻血缘已成为一种趋势，很多在生产中推广种植的水稻品种都与部分利用亚种间杂种优势有关。甬优系列和春优系列等杂交稻组合则是较典型的籼粳亚种间杂交稻，这些杂交稻组合的亲本之一并不是典型的籼稻或粳稻，因此，这类杂交组合不是完全的籼粳亚种间杂交稻［6］。水稻籼粳亚种间杂交稻的主要障碍是杂种不育，其杂种不育是由多种原因造成的，因此完全的籼粳亚种间杂种优势的利用还有大量的工作要做。

水稻籼粳亚种间杂种优势的利用一直是育种家研究的重点。近年来，开发了S5等位基因的功能标记［11］，利用这些标记可以开展广亲和材料的筛选以及分子标记辅助选择育种。但水稻籼粳亚种间杂种优势的利用仅依靠单个S5-n基因很难解决杂种不育的根本问题。本研究创制的广亲和材料HDH73具有农艺性状和广亲和性较好的特点。下一步计划利用HDH73 创制大量携带有S5-n基因的籼渗粳或粳渗籼的亲本材料，再与典型的籼稻或粳稻配组，然后将杂交组合在不同生态条件下进行田间鉴定，最终选育出籼粳亚种间杂交组合。此外，可以利用SNP 标记或其他的分子标记分析不同亲本之间的遗传差异，开展杂种优势的预测，确保所育成的籼粳亚种间杂交组合具有较强的杂种优势。