安徽種企在水稻育種重要技術上取得重大突破

  近日從國家專利局傳來消息，安徽昇谷農業科技有限公司和貴州筑農高科種業有限公司自主創制和克隆的水稻矮桿基因sdlr5獲得國家專利授權（專利ZL202310795542.1），是繼稱為“綠色革命”的水稻矮化育種之后的又一個重大突破。

  水稻是全世界重要的糧食作物之一，也是我國栽培面積和總產量均居第二的糧食作物。因此，水稻生產狀況直接關系到我國糧食安全。以矮桿突變基因sd1發掘利用為代表的水稻矮化育種，大大地提高了中國和世界的水稻產量，緩解了世界糧食危機，和小麥矮化育種一道，被稱為第一次“綠色革命”。sd1通過降低水稻品種株高，增強抗倒伏性，增加種植密度，大幅提高單位面積的水稻品種生物產量和收獲指數，從而大幅提高水稻單產。

  長期以來，雖然水稻生產水平有了很大提高，但是水稻的倒伏問題始終制約著水稻的產量和優良化發展。一般來說，倒伏的水稻會減產10%~40%，嚴重者甚至超過50%，同時會大幅度提高收割成本。水稻倒伏后莖葉相互遮擋非常嚴重，通風、透光性大幅下降，如遇陰雨天或田間濕度較大時，容易穗上發芽、腐爛變質，導致稻米品質大幅度下降。同時，水稻倒伏后容易伴隨病蟲害的發生，也更易遭受鳥、鼠害，加重損失。

  隨著國內水稻種植綜合成本特別是勞動力成本的迅速攀升，使得種植收益大幅降低。為了降低生產成本，水稻生產向機械化、輕簡化（如直 播）、規模化方向發展。一個水稻品種如果發生倒伏，將被經銷商和種糧大戶一票否決，迅速喪失市場。所以，水稻品種的抗倒伏已經成為水稻育種的首要目標。

  莖稈是水稻重要的支撐結構，株高與倒伏指數顯著正相關，莖稈的抗折力與株高的平方成反比，株高過高使植株的重心增高容易發生倒伏。降低株高是提高水稻品種抗倒伏的有效途徑。

  自從分子標記技術發展以來，應用分子標記技術進行水稻株高QTL鑒定已有大量報道，在國際網站 Gramene（http://www.gramene.org）的QTL數據庫已登記超過一千個水稻株高相關的QTL。發掘克隆的水稻矮桿半矮桿基因超過70個。但是，目前在水稻育種和生產上應用的主要還是綠色革命的半矮桿基因sd1。但是帶有sd1基因的水稻品種株高變化很大，有的品種植株仍然比較高。隨著水稻生產水平的提高，單純攜帶sd1基因的品種抗倒性能已經不能滿足生產需求。近些年，水稻遺傳育種工作者發掘了不少矮桿基因，但是這些矮桿基因是育種應用上存在以下問題：
  這些矮桿基因降低株高的同時，也導致穗子變小，生物產量和結實率均顯著降低，進而大幅降低稻谷產量；
  利用這些矮桿基因培育的不育系，對九二零不敏感，異交結實率低，嚴重影響制種產量，提高了種子生產成本，難以在生產上推廣應用。
  如何在降低水稻品種株高并提高抗倒伏性的同時不會出現出現上述這些問題，成了現代水稻的育種的卡脖子關鍵技術。
  鑒于現有的矮桿半矮桿基因資源存在的諸多缺陷，國內外搜集保存的種質資源中又沒有發掘到有應用價值的新矮源，安徽昇谷農業科技有限公司決定自己動手，通過人工誘變的方式創制新矮源。
  該公司利用水稻生產的核心保持系，經EMS誘變，經大批量多世代篩選變異，獲得了矮桿突變體矮11B，比荃9311B的矮了約20厘米。檢測矮11B和荃9311B的倒伏指數，矮11B的倒伏指數（6.11）小于荃9311B（9.61）（倒伏指數越小，抗倒性越強），這主要是由于矮11B顯著矮于荃9311B導致。
  遺傳試驗表明，矮11B的矮桿性狀為半顯性性狀。通過重測序技術進行定位和克隆，發現在第5染色體上，矮11B相對于荃9311B存在14bp的缺失突變。確認這是一個新的控制水稻株高的半顯性矮桿基因，定名為sdlr5。近日成功獲得國家專利局對該基因及其應用的專利保護授權。
  由該基因選育的不育系筑99A跟其他同類型的不育系相比，表現出矮桿抗倒、優良產量、廣適性好等的特點；同時在制種中，克服了以前矮桿不育系對九二零鈍感影響制種產量的缺陷，在制種中表現對九二零敏感、異交結實率高，因而制種產量高，深受代理商和制種農戶的喜愛。該不育系的米質指標達到農業農村部《食用稻品種品質》一級標準，2020年8月已經通過貴州省農作物品種審定委員會鑒定。
  目前該公司利用“筑99A”所配品種筑優筑農絲苗、筑優110、筑優鈺禾、筑優玉禾占等已經通過國家或省級審定，另外還有12個品種正在參加各生態區的區域試驗，也初步表現矮桿抗倒、優良產量、抗稻瘟病和廣適性好等特點。目前已經與多家公司和研究院所開展了育種應用研究和開發推廣合作。（安徽日報報業集團全媒體記者 王利 通訊員 周輝）