В последние годы быстрое развитие технологии селекции риса и исследования функционального генома подготовили большое количество генов, имеющих важное практическое значение для генетики и селекции риса в моей стране, и селекция риса движется к новой эре дизайнерской селекции. Инновационное развитие селекции риса значительно укрепило лидирующие позиции моей страны на международном уровне в области селекции риса и обеспечило продовольственную безопасность моей страны. Оно внесло большой вклад в развитие общества и экономики моей страны, поскольку "меньше затрат, больше продукции". , и защита окружающей среды».

1 Состояние и прогресс выращивания риса в моей стране

1.1 Количество сортов риса резко возросло, а качество улучшилось

После 2014 года государство последовательно запустило зеленый канал для утверждения сорта и канал тестирования консорциума, и методы тестирования сортов стали более разнообразными, а количество тестируемых сортов быстро увеличилось. Количество сортов риса, одобренных на национальном или провинциальном уровне в 2016 г., составило 551, 676 в 2017 г. и 943 в 2018 г., что в 1,40 раза превышает количество утвержденных сортов в 2017 г. Среди них количество сортов индики увеличилось на 77,3%, а количество гибридных сортов риса увеличилось на 77,3%, количество новых гибридных сортов риса увеличилось на 71,8%, а на долю двухлинейного гибридного риса приходится 44,8% утвержденных новых гибридных сортов риса. Качественные показатели одобренных сортов были улучшены.Среди 268 сортов, одобренных на национальном уровне в 2018 году, на высококачественный рис приходилось 50,0%, а среди сортов, одобренных на местном уровне, на высококачественный рис приходилось 34,6%; среди сортов риса, одобренных на национальном уровне, устойчивость к пирикуляриозу Доля сортов относительно высока: 38 сортов, что составляет 14,2%; 8 сортов устойчивы к бактериальному ожогу и 2 сорта устойчивы к бурой цикадке; 255 сортов одобренных на местном уровне сортов риса обладают характеристиками устойчивости к пирикуляриозу риса, что составляет 71 сорт, устойчивый к бактериальному ожогу, 57 сортов, устойчивых к ложной головне риса, 76 сортов, устойчивых к гнили риса, и 43 сорта, устойчивых к полосатому ожогу.

1.2 Супер рис достигает пятой цели селекции

С тех пор, как Министерство сельского хозяйства и сельских дел организовало и реализовало проект «Китайский супер рис» в 1996 году, благодаря совместным исследованиям научных и технических работников, моя страна добилась большого прогресса в теоретических методах, создании материалов и селекции сортов супер риса. риса.Существует большое количество супервысокоурожайных сортов.В настоящее время существует 132 сорта суперриса, в том числе 35 обычных рисов и 97 гибридных рисов. В высокоурожайных исследованиях и производственной практике эти сорта показали сверхвысокоурожайный потенциал. В 2016 г. достигнута цель пятой фазы селекции по урожайности 16,0 т/га. национальная продовольственная безопасность.

1.3 Гибрид риса Indica-Japonica достигает регионального прорыва

В последние годы использование гетерозиса между подвидами indica и japonica быстро развивалось в среднем и нижнем течении реки Янцзы, особенно в районе Ханцзяху. Используя стратегии «смешивания индики с японской» и «смешивания индики с японской», Академия сельскохозяйственных наук Нинбо провинции Чжэцзян, Китайский научно-исследовательский институт риса и другие подразделения использовали стерильную линию японской культуры и промежуточную линию восстановителя индика-японская для размножения. «Межподвидовые гибриды риса Indica-japonica, такие как Yongyou, Chunyou, Zheyou и Jiayou Zhongke, продемонстрировали хорошие темпы развития в южных рисовых районах. По состоянию на 2018 год 38 комбинаций прошли национальное одобрение, 8 были названы супер-рисом, а репрезентативный сорт Yongyou 12 имеет совокупную площадь продвижения 277 000 гектаров. Первое поколение индика-японского гибрида характеризуется интенсивным вегетативным ростом, высокой биологической урожайностью, крепким стеблем, сильной устойчивостью к полеганию, высокой абсолютной урожайностью и высоким потенциалом урожайности.

1.4 Замечательный прогресс был достигнут в использовании гетерозиса японского.

В моей стране выведение трехлинейного гибрида японского риса началось почти в то же время, что и трехлинейного индика, а трехлинейное сопоставление было реализовано в 1975 году. На долю гибридного японского риса, на который влияют такие вопросы, как качество, урожайность семян и конкурентное преимущество, приходится менее 3,0% посевных площадей японского риса. В последние годы, благодаря инновациям в технологии селекции, был создан ряд стерильных линий japonica с высокими характеристиками ауткроссинга и хорошим качеством, такие как Dianyu 1A, Dianxun 1A, Liyu A, Yumi 15A и др. Стерильные линии типа Dian и Стерильные линии BT-типа, такие как Liao 105A, Liao 30A, Liao 02A, Liao 5216A, Liao 99A, Liao 11A, Liao 143A и L6A, были скрещены с Dianza 31, Yunguang 12 и Yunguang 14, Liaoyou 9906, Liao 16 You 06, Liao. 73 You 62, Jingyou 558, Jingyou 106, Jingyou 165, Jinjingza 2, Jinjingza 4, Tianlongyou 619 и т. д. имеют сильную устойчивость и хорошее качество, новую комбинацию высокоурожайного гибридного японского риса, и начали появляться в производстве. В частности, селекция Tianlongyou 619 воплотила в жизнь мечту о выращивании гибридного риса в холодных регионах. Успешный посев и популяризация Tianlongyou 619 не только решили технические проблемы низкого качества гибридного японского риса и нестабильного производства семян, но и предоставили новый сорт для замены хорошо известного традиционного японского риса "Daohuaxiang" в моей стране.

1.5 Молекулярная технология повышает точность селекции риса

Селекция по молекулярным маркерам, трансгенная селекция и селекция по молекулярному дизайну являются тремя основными типами молекулярной селекции. В настоящее время селекция по молекулярным маркерам широко используется для повышения устойчивости и качества родительских хребтов риса, а также были достигнуты крупные прорывы в селекции риса по молекулярному дизайну. Deng Xingwang и др. использовали стабильно наследуемый рецессивный материал мужской стерильности для восстановления фертильности пыльцы путем переноса гена восстановления фертильности, и в то же время использовали ген инактивации пыльцы (аборт) для инактивации пыльцы, содержащей трансгенный компонент (аборт). , а также использовать технологию флуоресцентной сортировки для быстрого разделения двух типов семян стерильной линии и поддерживающей линии, чтобы предложить «интеллектуальную стерильную гибридную технологию селекции» или «гибридную технологию риса третьего поколения»; Китайский научно-исследовательский институт риса и Китайская академия Науки генетики и Институт биологии развития активно разработали 28 превосходных генов в секвенированных сортах Nippon Bare и 9311, используя «Teqing» в качестве генного рецептора, и после многих лет полимеризационной селекции, наконец, получили несколько превосходных материалов потомства, которые полностью сохранились. Генетический фон и высокоурожайные характеристики сорта «Тэцин» были значительно улучшены, а также значительно улучшены внешний вид риса, качество приготовления и употребления в пищу, вкус и аромат, а также значительно улучшено качество гибридного риса. Результаты этого исследования имеют решающее значение для содействия преобразованию традиционной селекции риса в эффективную, точную и направленную селекцию с молекулярным дизайном.

1.6 Прогресс в улучшении риса с помощью технологии редактирования генома

Технология редактирования генома относится к технологии генетических манипуляций, которая может выполнять специфичную для сайта модификацию последовательностей ДНК на уровне генома, что имеет большое прикладное значение для генетического улучшения риса. LI и др. использовали технологию CRISPR/Cas9 для проведения сайт-направленной модификации генов, негативно регулирующих урожайность риса, и получили материалы со значительно увеличенным числом зерен в метелке или плотностью и длиной зерна; MA и др. использовали CRISPR/Cas9. технология нацеливания на мутантную амилозу Ген синтазы OsWaxy, содержание амилозы в мутанте снизилось с 14,6% до 2,6%, что позволило получить восковое качество; Ванг и др. использовали в качестве материала восприимчивый к пирикуляриозу сорт риса Kongyu 131 и использовали CRISPR/Cas9 технологии нокаута OsERF922, полученная гомозиготная мутантная линия T2 обладала значительно улучшенной устойчивостью к M. oryzae как на стадии проростков, так и на стадиях кущения по сравнению с диким типом. Шиматани и др. использовали метод Target-AID на основе CRISPR/Cas9 для мутации 96-й пропиламинокислоты кодирующей области ALS риса на валин и получили мутант риса, устойчивый к гербицидам сульфонилмочевины. LI и др. использовали технологию CRISPR/Cas9 для нацеливания и редактирования эндогенного гена csa (Carbon Starved Anther) сорта японского риса Kongyu 131 и получили линию светочувствительной мужской стерильности japonica. Чжоу и др. использовали технологию CRISPR/Cas9 для специфического редактирования гена термочувствительной мужской стерильности риса TMS5 и создали серию линий термочувствительной мужской стерильности. В 2019 году WANG и KHANDAY почти одновременно установили систему апомиксиса в гибридном рисе, посредством которого был зафиксирован генотип гибрида и получены клонированные семена гибридного риса, что полностью подорвало традиционную селекцию и производство семян. процедур и захватили мировую сельскохозяйственную науку, особенно стратегические командные высоты будущих моделей селекции.

2 Сравнение развития технологии селекции риса в стране и за рубежом

Отечественная гибридная технология селекции риса, особенно трехлинейная и двухлинейная гибридная технология селекции риса, опережает зарубежные страны, а область продвижения гибридного риса велика. В настоящее время более 40 стран Азии, Африки и Америки внедрили, исследовали и продвигали гибридный рис.Зарубежная площадь продвижения гибридного риса превышает 3,5 млн гектаров, в том числе около 2 млн гектаров в Индии, около 670 000 гектаров во Вьетнаме. и около 54 млн гм2 в США, 10 000 гм2, около 340 000 гм2 на Филиппинах. С точки зрения доли площади посадки гибридного риса на Китай и США приходилось 50%, на Индонезию — 7%, а на АСЕАН и Южную Америку — 4%.

моя страна по-прежнему лидирует в мире по селекции сверхвысокой продуктивности. В 2016 году среди 10 стран с самой большой площадью посевов риса в мире урожайность на единицу площади в моей стране была самой высокой, достигнув 462,5 кг/667 м2, что на 327,4 кг/667 м2 выше, чем самая низкая урожайность в Нигерии. При быстром развитии экономики моей страны и ускорении урбанизации сельское хозяйство моей страны по-прежнему будет сталкиваться с противоречием между жестким ростом спроса на продовольствие и нехваткой пахотных земель, воды и других ресурсов, противоречием между балансом снабжения продовольствием и спрос и структурный дефицит, а также рост себестоимости сельскохозяйственной продукции Противоречие со снижением экономической эффективности. Поэтому постоянное повышение удельной и общей урожайности риса по-прежнему остается основным направлением нашей селекции. Развитые страны сосредоточены на урожайности с точки зрения целей селекции риса, но также уделяют внимание исследованиям стресса в среде обитания и за ее пределами, а также активизируют разработку генов устойчивости к насекомым и стрессоустойчивости, а также их разведение и использование.

Что касается риса, высокая урожайность часто вызывает проблемы низкого качества и низкой устойчивости к болезням и насекомым-вредителям. Эта ситуация стала узким местом для повышения конкурентоспособности рисовой промышленности моей страны. С точки зрения качественной селекции Китай часто обращает внимание на всестороннюю координацию «четырех характеристик»: урожайность, качество, устойчивость и адаптивность, в то время как развитые страны уделяют больше внимания физическим и химическим качествам и вкусовым качествам риса. В исследованиях и индустриализации функционального риса моя страна только начала, и развитые страны лидируют. Например, Япония разработала рис с низким содержанием глобулина, десенсибилизированный рис от сенной лихорадки, рис для улучшения диабета, рис для снижения уровня холестерина в сыворотке крови, рис для десенсибилизации астмы, рис с вакциной против болезни Альцгеймера, рис, обогащенный коэнзимом Q10, и рис, обогащенный минералами, для определенных групп заболеваний. -кислый рис, рис с высоким содержанием витаминов и др. В Индии разработан улучшенный вариант сорта риса ISM, пригодный для диабетиков.Помимо его высокой урожайности, устойчивости к бактериальному ожогу и других превосходных характеристик, гликемический индекс (ГИ) риса этот вариант всего 50,99.

3. Тенденция развития и контрмеры технологии выращивания риса в моей стране

3.1 Тенденции развития генетики и селекции риса в моей стране

3.1.1 Высокоурожайность по-прежнему остается основным направлением селекции риса в будущем

Согласно прогнозному анализу, общая численность населения моей страны увеличится с нынешних 1,340 млрд до 1,428 млрд в 2020 году, а среднегодовой темп прироста населения в ближайшие 20 лет будет поддерживаться на уровне около 0,50%, то есть ежегодный чистый прирост населения превысит 5 млн [32]. Согласно нормативу потребления риса на душу населения в 146,12 кг в 2010 году, ежегодно необходимо добавлять 730 000 тонн риса. Напротив, посевная площадь риса в моей стране сократилась с 34 млн гектаров в 1978 году до 30 млн гектаров в 2018 году со среднегодовым темпом снижения 0,28%. Чтобы удовлетворить растущие потребности населения в продуктах питания, при условии неизменности общей посевной площади повышение удельной урожайности по-прежнему будет основным направлением селекции риса в моей стране и в будущем.

3.1.2 Необходимо дальнейшее совершенствование селекции гибридного риса

После более чем 40 лет разработки гибридный рис моей страны совершил значительный прорыв в плане урожайности, качества и устойчивости. Взяв в качестве примера комбинацию гибридного риса, прошедшую национальную экспертизу на юге моей страны, по сравнению с комбинацией, одобренной 20 лет назад, урожайность и консистенция геля увеличились на 9,40% и 5,18% соответственно, а доля известкового зерна, меловидность, амилоза. Содержание, степень устойчивости риса к бактериальному ожогу и степень устойчивости к пирикуляриозу снизились на 56,65%, 65,83%, 20,33%, 12,43% и 22,42% соответственно. Однако вышеупомянутые изменяющиеся тенденции непостоянны в различных регионах рисоводства в моей стране. Например, процесс улучшения агрономических признаков ранних сортов индики отстает от других типов сортов.

Согласно имеющейся информации о последовательностях генов, регулирующих важные агротехнические признаки риса, и результатам секвенирования основных комбинаций посадки гибридного риса, превосходные аллели в определенной степени появились в различных типах сортов риса в моей стране, но их распределение несбалансировано. Если взять в качестве примера гены урожайности/качества риса GS3, GW5, Wx, Alk и гены устойчивости Pi33 и Pib, коэффициент использования превосходной аллельной вариации шести вышеуказанных локусов генов в основных гибридных сортах риса в моей стране составляет 91,95%. , 91. 94,25%, 71,84%, 44,83%, 32,77% и 28,25%, увеличившись на 28,49%, 13,87%, 32,61%, 21,37%, -9,66% и 8,55% соответственно по сравнению с 20 лет назад. Это показывает, что отличные племенные родители все больше и больше используются в селекции риса в моей стране, и это также означает, что общий уровень использования этих превосходных аллелей в основных гибридных рисовых ресурсах моей страны все еще имеет большой потенциал для развития.

3.1.3 Создание селекционного материала станет прорывом в селекции риса

Согласно предыдущим отчетам, в дополнение к появляющимся гибридам индика-японского риса, гетерозиготность которых может достигать 37,00%, средняя гетерозиготность нынешних комбинаций гибридного риса в моей стране составляет всего 21,83%, что снижается из года в год; современные сорта риса по-прежнему существуют ресурсоемкие типы Существует много сортов, мало ресурсосберегающих сортов, много высокоурожайных восприимчивых сортов, мало стабильных и устойчивых к болезням сортов и т. д., производство риса по-прежнему сильно зависит от поступления воды, удобрений , лекарства и другие расходные материалы, и есть крупные прорывы в высокоурожайных и высококачественных новых сортах, которые являются зелеными и подходящими для механизации и упрощения света; выращивание сортов риса, которые удовлетворяют потребности особых групп населения на которые следует обратить внимание, например, сорта риса, богатые селеном, и сорта высокорезистентного крахмала, подходящие для пациентов с диабетом.

3.1.4 Технология разведения все еще нуждается в совершенствовании

Сочетание фундаментальных исследований и прикладных исследований все еще нуждается в укреплении. С одной стороны, необходимо использовать технологию селекции генома и технологию редактирования генов, чтобы ускорить преобразование результатов исследований функционального генома риса в приложения для селекции; Новые качественные источники, ввести превосходные экзогенные гены для преобразования существующих стерильных линий и линий-восстановителей, а также использовать современная наука и технологии, такие как омические технологии, информационные технологии и биотехнологии, для ускорения точности, данных и интеллектуального преобразования селекции риса.Развитие, а также изучение использования апомиктических характеристик для исправления гетерозиса для решения трудностей в создании материалы для селекции риса в новую эпоху и совершить революционный и подрывной прорыв в технологии селекции.

3.2 Противодействие развитию рисоводства в моей стране

3.2.1 Улучшить технологию селекции риса нового поколения

В ответ на стратегические потребности развития рисовой промышленности в новую эпоху укреплять фундаментальные исследования в области генетики и селекции риса, внедрять инновационные технологии селекции, такие как полногеномная селекция, редактирование генов, индуцированная мутация и использование гетерозиса, а также использовать нокаут генов, делеция, редактирование одного основания и большие фрагменты ДНК Рекомбинационная мутация является отправной точкой для инноваций и оптимизации технологии редактирования генов риса, использование стекирования генов в качестве прорыва в улучшении сложной трансгенной технологии с множеством признаков, с помощью биотехнологии