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小麦半显性创新矮源“西南02~10”

傅大雄;阮仁武;殷家民;宗学凤;胡奎;戴秀梅;张建奎

  小麦矮化育种导致了“绿色革命”,矮秆基因已成为现代小麦育种的主要遗传支撑。但当今世界小麦育种仍局限于使用隐性矮源,已发现、报道的显性矮源均因植株极度矮化而未能在小麦育种中得到广泛的应用。这不但存在着“遗传脆弱性的潜在威胁”,而且由于现代小麦育种的理想株高仍然呈逐渐下降的趋势,缺少株高在70~80cm左右的单基因矮源,开拓小麦育种新矮源的研究具有重要的意义。西南农业大学麦类研究室经多年研究,采用矮变1号(4DS携带Rht10)、矮苏3(4BS携带Rht3),奥尔森(待定位)、农大3222(5A携带Rht12)、农大3338(2AS携带Rht21)等显性矮源,通过杂交育种、辐射诱变、天然突变等方式选育出了西南02~10等一批株高呈不同程度提升的半显性创新矮源。矮秆基因的显、隐性测交表明,西南02~10与隐性矮源不同,在F1代对中、高秆小麦测交父本的株高仍具有明显的降矮作用。这表明,西南02~10与原始显性矮源之间有某种直接的衍生关系,它们是介于显性矮源与隐性矮源之间的一类新型的半显性矮源。“近等基因系法”的研究表明,轮回父本的遗传背景对显性矮源株高的提升作用有限,西南02~10“成长”的株高真实遗传,各自均携带一个株高及产量提升的半显性矮秆基因,非常有利于显性矮源在小麦育种中的利用。采用“标志基因测交法”以及“生理生化遗传标记测试法”对西南02~10携带的突变“成长”的半显性矮秆基因重新进行基因定位表明:西南02、03、05是Rht10突变衍生的一群复等位基因(已将其命名为相应的Rht10-02、03、05);相应地,西南08、09、10是Rht3突变衍生的一群复等位基因(已将其命名为相应的Rht3-08、09、10)。根据上述研究,我们提出了显性矮秆基因具有“复等位多态特性”,即,极度矮化的显性矮秆基因容易突变“成长”为一群株高呈不同程度提升,以至达到小麦育种理想株高的半显性矮秆复等位基因。将西南02~10作为创新矮源应用于小麦育种,已经取得了良好的育种效果,从而为解决显性矮源在小麦育种中利用的世界难题寻求到了一条根本的途径,具有重要的理论意义与广阔的应用前景。成功选育的半显性创新矮源:西南02(57cm)、西南03(53cm)、西南05(75cm),前两者由矮变1号(30cm)与渝麦4号(90cm)等中、高秆小麦品种杂交衍生,后者(西南05)系西南02的天然突变体。采用上述创新矮源已选育出了一批株高70~80cm,较重庆市小麦区试对照种增产20%以上的突破性小麦新品系进入了区域试验。西南08(65cm)西南09(70cm)西南10(75cm)分别由矮苏3(55cm)经g射线辐射衍生,其株高与产量性状较原始显性矮源大幅度提升而又保持了矮苏3抗赤霉病以及Rht3Gai3连锁高抗穗萌的宝贵特性。西南07(70cm)为杂交育种中选育到的一个典型的半显性矮源(待定位),具理想株高而产量育种的配合力好,与上述半显性矮源一样适宜于选育高度集约化的小麦新品种。Rht10、Rht3座位上发现的两群半显性矮秆复等位基因是植物育种中首次报道的一类新型的半显性矮秆复等位基因,它具有单基因致矮、半显性致矮、致矮力强、携带某些“有益连锁”与“一因多效”等突出的优越性。采用这批创新矮源有利于进一步组装近年来我国在小麦品质育种、抗性育种等方面取得的成果,将我国大多数麦区小麦主栽品种的平均株高再降低10~15cm,穗数提高15~20%,收获指数提高10%,迅速选育出一批优质、高产、抗病、抗逆、稳产的“超级麦”,以大力推进我国小麦生产的产业化进程。……