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从作物进化趋势出发,蔡得田、袁隆平、卢兴桂(2001)提出了“利用远缘杂交和多倍体双重优势进行超级稻育种”的新战略。并提出按三步实施:即亚种间、种间和基因组间多倍体杂种优势的利用。其中充分利用丰富的野生稻资源的进行异源多倍体水稻育种具有广阔的前景。
长雄蕊野生稻O.Longistaminata原产非洲,属于AA染色体组,具有强大的宿根系、长柱头、长花药、抗虫、抗白叶枯病、耐寒、耐旱等优良特性。为了充分挖掘长雄蕊野生稻的优良基因,我们将栽培稻与长雄蕊野生稻进行杂交,成功地获得了栽培稻与长雄蕊野生稻的二倍体杂种比如CWO20-2x(2n=24),但它是不育的,我们将其幼穗经过离体愈伤组织加倍法加倍成为四倍体如CWO20-4x(2n=4x=48),虽然该四倍体能结实,但是其结实率较低、迟熟且易落粒。为了提高结实率,改变农艺性状,首先与带有PMeS(多倍体减数分裂稳定性)基因的栽培稻四倍体品系HN2026-4x或Sg99012-4x复交,所获杂种明显提高了结实率,但依然存在野生性状和不利的农艺性状,为此试图通过亚同源异源多倍体的途径加以改造;接着再用HN2026-2x或Sg99012-2x与之回交,通过胚挽救得到亚同源三倍体(AiApAs),最后将其加倍为亚同源异源六倍体(AsAsApApAlAl),从而获得稳定的高结实水稻品系。
从考查杂种和亲本的部分农艺性状发现,杂种大多表现出野生性状占优势的特点,包括紫色柱头、红芒、长芒、低结实率等。根尖染色体观察证实了杂种多倍体CWO20-4x、CWO20-4x/HN2026-4x、CWO20-4x/Sg99012-4x为2n=4x=48条,证明其为四倍体。与相应二倍体杂种相比较,发现四倍体材料植株高度略有下降,穗数和穗粒数减少,籽粒明显增大,种问杂种多倍体的结实率显著提高,特别是随着回交或复交次数的增加和PMeS品系的利用,多倍体水稻结实率的提高很好地说明了多倍体化和PMeS基因品系在水稻育种中起到了非常积极的作用。