张桂权 | 水稻籼粳亚种间杂种优势利用前景

水稻 (Oryza sativa L.) 被分为籼稻和粳稻两个亚种。众所周知，亚种间的杂种优势通常强于亚种内的杂种优势。自20世纪70年代以来，籼型杂交稻在我国乃至世界范围内得到了广泛的应用。但由于籼粳亚种间杂种普遍存在着不育性，致使籼粳亚种间杂种优势至今难以被利用。近几十年来，人们对籼粳亚种间杂种不育性的遗传和分子基础的认识已越来越清楚。在此基础上，提出了克服籼粳亚种间杂种不育的育种途径，并在籼粳亚种间杂交稻的研制中取得了初步成效。

文章认为，水稻籼粳亚种间的杂种不育性主要受S5、Sa、Sb、Sc、Sd和Se基因座控制。其中，S5控制杂种的雌性不育性，而S5、Sa、Sb、Sc、Sd和Se控制杂种的雄性不育性。这些座位的基因模式均为单基因座孢子体-配子体互作模式。在这些座位上，籼稻通常携带S-i等位基因，而粳稻通常携带S-j等位基因。S-i与S-j等位基因互作，导致携带S-j等位基因的配子败育。同时，这些基因座均存在中性等位基因S-n，S-n与S-i或S-j等位基因互作，均不会导致配子败育。也就是说，S-n对S-i和S-j等位基因均具有亲和性。

根据这些研究结果，克服籼粳亚种间的杂种不育性主要有两种育种途径。一是通过回交把籼稻的S-i基因转入到粳稻中，培育在S5、Sa、Sb、Sc、Sd和Se基因座上均具有S-i等位基因的粳型品系。这些粳型品系对籼稻具有亲和性，而对粳稻具有杂种不育性，因此称为“粳型亲籼系”。二是筛选出S5、Sa、Sb、Sc、Sd和Se基因座的S-n等位基因，并通过回交把这些S-n基因转入到籼稻中或转入到粳稻中，培育在S5、Sa、Sb、Sc、Sd和Se基因座上均具有S-n等位基因的籼型品系或粳型品系。这些籼型品系和粳型品系与一般的籼稻和粳稻杂交均具有亲和性，分别称为“籼型广亲和系”和“粳型广亲和系”。利用“粳型亲籼系”和“粳型广亲和系”与籼稻品种杂交，或利用“籼型广亲和系”与粳稻品种杂交，均能培育出正常结实的籼粳亚种间杂交稻。