水稻基因设计育种的研究进展与展望

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1、中国水稻科学（ＣｈｉｎｅｓｅＪＲｉｃｅＳｃｉ），２００８，２２（６）：６５０～６５７６５０ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｒｉｃｅｓｃｉ．ｃｎ水稻基因设计育种的研究进展与展望郭龙彪程式华＊钱前＊＊（中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室，浙江杭州３１０００６；通讯联系人，Ｅ-ｍａｉｌ：ｓｈｃｈｅｎｇ＠ｍａｉｌ．ｈｚ．ｚｊ．ｃｎ；ｑｉａｎｑｉａｎ１８８＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｍ）ＰｒｏｇｒｅｓｓａｎｄＰｒｏｓｐｅｃｔｓｏｆＢｒｅｅｄｉｎｇｂｙＧｅｎｅＤｅｓｉｇｎｉｎＲｉｃｅＧ＊＊ＵＯＬｏｎｇ-ｂｉａｏ，ＣＨＥＮＧＳｈｉ-ｈｕ

2、ａ，ＱＩＡＮＱｉａｎ＊（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＲｉｃｅＢｉｏｌｏｇｙ，ＣｈｉｎａＮａｔｉｏｎａｌＲｉｃｅＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１０００６，Ｃｈｉｎａ；Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒｓ，Ｅ-ｍａｉｌ：ｓｈｃｈｅｎｇ＠ｍａｉｌ．ｈｚ．ｚｊ．ｃｎ；ｑｉａｎｑｉａｎ１８８＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｍ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｍｏｌｅｃｕｌａｒｍａｒｋｅｒｓ，ｇｅｎｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄｇｅｎｏｍｉｃｓａｒｅｂｅｎｅｆｉｃｉａｌｔｏｄｉｒｅｃｔｓ

3、ｅｌｅｃｔｉｏｎａｎｄｃｒｏｐｂｒｅｅｄ-ｉｎｇｂｙｄｅｓｉｇｎ．Ｂｒｅｅｄｉｎｇｂｙｄｅｓｉｇｎｉｓａｃｏｎｃｅｐｔｔｈａｔａｉｍｓｔｏｃｏｎｔｒｏｌａｌｌａｌｌｅｌｉｃｖａｒｉａｔｉｏｎｆｏｒａｌｌｇｅｎｅｓｏｆａｇｒｏｎｏｍｉｃｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ．Ｔｈｉｓｃｏｎｃｅｐｔｃａｎｂｅａｃｈｉｅｖｅｄｔｈｒｏｕｇｈａｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｐｒｅｃｉｓｅｇｅｎｅｔｉｃｍａｐｐｉｎｇ，ｈｉｇｈ-ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅｈａｐｌｏｔｙｐｉｎｇａｎｄｅｘｔｅｎｓｉｖｅｐｈｅｎｏｔｙｐｉｎｇ．Ｔｈａ

4、ｎｋｓｔｏｍａｒｋｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｔｏｏｌｓａｖａｉｌａｂｌｅｔｏｄａｙ，ａｎｄｔｈｅｆｉｎｅ-ｍａｐｐｅｄ／ｃｌｏｎｅｄｇｅｎｅｓｉｎｒｉｃｅａｎｄｔｈｅｉｒｒｅｌａｔｅｄＧＰｄａｔａｂａｎｋ，ｔｈｉｓｇｏａｌｃａｎｎｏｗｂｅａｃｈｉｅｖｅｄ．Ｓｏｍｅｒｅｌａｔｅｄｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｃｏｎｃｅｒｎｉｎｇｍｏｌｅｃｕｌａｒｂｒｅｅｄｉｎｇａｎｄｂｒｅｅｄｉｎｇｂｙｇｅｎｅ-ｄｅｓｉｇｎ，ａｈｉｇｈｌｉｇｈｔｏｆｂｒｅｅｄｉｎｇｂｙｇｅｎｅ-ｄｅｓｉｇｎａｎｄｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｆ

5、ｕｎｃｔｉｏｎａｌｒｅｓｅａｒｃｈｆｏｒｋｅｙｇｅｎｅｓａｎｄｔｈｅｉｒｍｏ-ｌｅｃｕｌａｒｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｉｎｒｉｃｅｂｒｅｅｄｉｎｇａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｐｒｏｓｐｅｃｔｓｏｆｒｉｃｅｇｅｎｅ-ｄｅｓｉｇｎｂｒｅｅｄｉｎｇａｒｅｄｉｓ-ｃｕｓｓｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｉｃｅ；ｂｒｅｅｄｉｎｇ；ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｅｎｏｍｉｃｓ；ｇｅｎｅ-ｄｅｓｉｇｎｂｒｅｅｄｉｎｇ；ｍａｒｋｅｒ-ａｓｓｉｓｔｅｄｓｅｌｅｃｔｉｏｎ摘要：分子标记、基因工程（转基因

6、技术）和基因组学的研究成果为实现对基因型的直接选择和农作物新品种设计育种提供了可能。设计育种旨在控制所有重要农艺性状基因的所有等位性变异。通过精细遗传定位、高饱和染色体片段系的构建和表型鉴定，可以实现设计育种。鉴于一系列可以得到的标记技术、软件工具以及已定位和克隆的水稻基因、已建立的基因-表型（Ｇ-Ｐ）数据关联信息，设计育种目标已成为现实。主要介绍了设计育种、分子育种及一些基本技术，当前重点应用的基因功能研究与水稻功能基因分子利用的研究进展，并对水稻基因设计育种的前景进行了展望。关键词：水稻；育种；功能基因组学

7、；基因设计育种；分子标记辅助选择中图分类号：Ｑ９４３．２；Ｓ５１１．０３２文献标识码：Ａ文章编号：１００１-７２１６（２００８）０６-０６５０-０８水稻是重要的粮食作物，长期以来育种家和遗ｍａｎ和ｖａｎｄｅｒＶｏｏｒｔ于２００３年提出，相关论文发传学家一直关注水稻高产的育种目标。２０世纪６０表在《ＴｒｅｎｄｓｉｎＰｌａｎｔＳｃｉｅｎｃｅｓ》上，并申请了年代发现并应用矮源基因ｓｄ１引发“绿色革命”，实“Ｂｒｅｅｄｉｎｇｂｙｄｅｓｉｇｎ”３个字的注册商标［１１］。他们现第一次水稻产量的飞跃；７０年代发现了野败型不提

8、出的设计育种概念旨在控制重要农艺性状基因的育基因，实现了杂交水稻三系配套并大面积推广，成所有等位性变异。设计育种包括标记辅助选择、标就了我国水稻单产的第二次飞跃［１-４］。记辅助育种及设计育种；通过精细遗传定位、高饱和尽管水稻产量未能再次大幅度地突破，但此间染色体片段系的构建和表型鉴定，最终实现设计育现代遗传学和分子生物学出现了突飞猛进的发种。展［５-６］。水稻全基因组序列测序的完成以