《基於SSSL的水稻分子設計育種技術體系的建立》是依託華南農業大學，由張桂權擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：基於SSSL的水稻分子設計育種技術體系的建立
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：張桂權
- 依託單位：華南農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
作物的設計育種（breeding by design）是近年提出的新概念。近10年來，申請者一直從事水稻設計育種的探索，建立了目前世界上規模最大的水稻單片段代換系（SSSL）文庫。在國家自然科學基金重點項目（30330370）的資助下，利用SSSL較系統地分析了水稻優質性狀的遺傳基礎。本項目在這些研究工作的基礎上，建立基於SSSL的水稻設計育種的技術體系。主要研究內容包括：發展水稻的功能標記；利用SSSL文庫，鑑定和定位水稻重要基因（QTL），分析重要基因座位的等位基因變異以及基因與環境的互作關係；通過基因聚合，獲得一批基因聚合系，為基因互作分析和設計育種提供材料；在SSSL文庫的平台上開展品種設計，制定設計方案，實現設計目標，設計和培育出優良水稻新品種。通過研究，在國際上率先建立起基於SSSL的水稻分子設計育種的技術體系，率先通過設計育種培育出水稻新品種。
結題摘要
本項目利用已構建的水稻染色體單片段代換系（SSSL）文庫為平台，建立了基於SSSL的水稻設計育種的技術體系。主要學術進展包括：（1）選擇水稻已克隆基因，設計功能標記，已設計功能標記的基因共有18個，包括生育期、粒形、直鏈澱粉含量等多個性狀的基因。（2）利用單片段代換系，對抽穗期、粒形、抗病性、抗蟲性、飯粒延伸性、堊白，以及產量等性狀的基因（QTL）進行了鑑定和定位，已鑑定和定位的基因（QTL）共110個。（3）利用SSSL為材料開展等位基因變異的分析，共獲得了Wx等11個基因座的等位基因變異。（4）利用單片段代換系，通過不同年份和不同季節研究了水稻分櫱數、生育期、品質、產量等性狀的基因（QTL）與環境的互作關係，以及這些QTL表達的動態變化。（5）利用來自供體親本Basmati385建立的單片段代換系，對粒寬基因GW8進行了克隆，證明該基因是編碼OsSPL16蛋白的基因，表明該基因通過影響細胞數目而影響籽粒的寬度，而對細胞大小沒有明顯的影響。通過等位基因變異分析，發現來自Amol的等位基因不但對粒寬有影響，而且比來自Basmati385的等位基因對產量有更大的作用，是一個既高產又優質的等位基因。（6）利用攜帶重要基因（QTL）的SSSL開展基因聚合育種，對品質、產量、抽穗期、米飯延伸性、抗病性、育性恢復性等重要基因進行聚合，獲得2-7片段的各類聚合系共300多個。利用這些基因聚合系，開展了基因上位性的研究，對這些基因的上位性有所了解。（7）選擇具有良好研究基礎的優良基因開展基因聚合，設計並培育出具有這些優良基因組合的優良品系共80多個。對生育期、飯粒延伸性等複雜性狀進行了元件設計，獲得了攜帶這些複雜性狀的優良基因聚合系40多個。其中，華標1號於2009年通過了廣東省農作物品種審定委員會的審定，該品種的稻米品質達國標2級，實現了預期的設計目標，成為利用該平台設計並育成的第一個水稻新品種，表明本項目建立的基於SSSL的水稻分子設計育種技術體系取得了明顯的成效。本項目在國際上率先建立起基於SSSL的水稻分子設計育種的技術體系，率先通過設計育種培育出水稻新品種“華標1號”，在Nature Genetics等刊物上已發表SCI論文共7篇。
