综述:两系杂交水稻育种进展:利用水稻温敏核雄性不育系统提升全球水稻产量

【字体: 时间:2025年06月08日 来源:Euphytica 1.6

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  这篇综述深入探讨了温敏核雄性不育(TGMS)系统在两系杂交水稻育种中的应用潜力,指出其较三系系统可提高5-10%的产量杂种优势(heterosis),并通过基因组关联分析(GWAS)、数量性状位点(QTL)定位等分子技术突破传统育种瓶颈,为应对粮食安全挑战提供创新解决方案。

  

杂交水稻技术:粮食安全的突破性解决方案

全球粮食安全面临严峻挑战,杂交水稻技术因其显著的产量优势成为关键突破口。研究表明,两系杂交系统通过温敏核雄性不育(TGMS)机制,可实现比传统三系系统高出5-10%的杂种优势(heterosis),为农民提供持续超过25%的增产潜力。

TGMS系统的独特优势

热带地区昼夜与季节温差显著的特点,使TGMS成为理想育种工具。该系统通过温度调控花粉育性,避免了三系法复杂的保持系需求。更重要的是,TGMS允许任意具有优良性状(如优质米质、抗病虫性)的品种作为恢复系,极大拓宽了亲本选择范围。分子生物学进展揭示了TGMS相关基因如tms5
的调控机制,为精准育种奠定基础。

分子育种技术的融合创新

临界致不育温度(CSIT)的稳定性是TGMS应用的核心。通过全基因组关联分析(GWAS)和QTL定位,研究者已鉴定出控制育性转换、米质和花器官发育的关键基因组区域。高通量分子标记技术加速了这些位点的验证,例如位于第2染色体的qTGW2
位点被证实与千粒重显著相关。组学技术和转基因方法的引入,进一步解决了传统育种周期长、效率低的问题。

挑战与未来方向

尽管TGMS两系杂交稻优势明显,但消费者对米质和口感的偏好仍是推广障碍。最新研究正聚焦于聚合抗病基因(如Xa23
)与优质淀粉合成基因(Wxa

),通过基因组选择(GS)实现多性状协同改良。生物技术与传统育种的深度融合,将为全球水稻生产提供更可持续的解决方案。

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