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1、第三十三讲第三十三讲抗逆育种抗逆育种 CROP BREEDING abiotic stress CROP BREEDING 抗逆育种目的：抗逆育种目的：保证作物在逆境条件下保保证作物在逆境条件下保 持相对稳定的持相对稳定的产量产量及应有的及应有的产品品质产品品质 CROP BREEDING 非生物逆境的特点非生物逆境的特点 发生普遍发生普遍 危害严重危害严重 全局危害全局危害 防治困难防治困难 CROP BREEDING 遗传育种是遗传育种是改善作物绝大多改善作物绝大多 数非生物逆境抗性的最为有数非生物逆境抗性的最为有 效和经济的手段效和经济的手段 CROP BREEDING CIMMYT C
2、ROP BREEDING CROP BREEDING CROP BREEDING 2012.07.27 CROP BREEDING DroughtGard Hybrids Currently in Phase IV of Monsantos R 2008 PMB OsCIPK12, 03, 15Protein kinasesXiang et al 2007, Plant Physiol OsLEA3-1LEA proteinXiao et al 2007, TAG OCPI1Poteinase inhibitorHuang et al 2007, Planta OsbZIP23bZIP tra
3、nscription factorXiang et al 2008, Plant Physiol OsTIFY11aTIFY familyYe et al 2009 PMB OsGL1-2Wax synthesis Asad et al 2009 PMB OsSKIPaNuclear proteinHou et al 2009 PNAS CROP BREEDING Transgenic plantsWt SNAC1 rRNA 1 345672 Over-expressing SNAC1 enhanced drought resistance of Nipponbare ? 但是，转入明恢但是，
4、转入明恢63中无明显效果中无明显效果 CROP BREEDING However, as Pennisi (2008) argued, of the larger number of published candidate DR genes revealed by genomics almost none had shown any impact in field performance. In fact, there is hardly any DR variety developed purely by genomics research to date. CROP BREEDING 四、
5、抗旱育种的困难与展望四、抗旱育种的困难与展望 CROP BREEDING 间接鉴定间接鉴定 The Cell Membrane Stability (CMS) Test 直接大田鉴定直接大田鉴定 衡量产量性状还是生理性状？衡量产量性状还是生理性状？ 1 1、抗旱性鉴定和评价的难度和复杂性（节水、抗旱性鉴定和评价的难度和复杂性（节水 鉴定更难）鉴定更难）-生理指标生理指标VsVs产量指标产量指标 CROP BREEDING 2 2、抗旱相关功能基因微效性与多样性、抗旱相关功能基因微效性与多样性-基因聚合基因聚合 NIL29 : drought tolerant NIL?- -表型不够显著到能精细
6、定位表型不够显著到能精细定位 基因功能的微效性基因功能的微效性 CROP BREEDING NIL-ZSNIL-IRNIL-ZSNIL-IRIRAT109(IR)Zhenshan 97 A NIL for drought avoidance?-与抽穗期与抽穗期QTL共定位共定位 Ding et al unpublished 基因功能的多效性基因功能的多效性 CROP BREEDING 3 3、抗旱相关功能基因对遗传背景的依赖性、抗旱相关功能基因对遗传背景的依赖性 WT OE-1OE-2OE-3 120 mM Mannitol Control A B C DSM1 超表达超表达: : 抗旱性无明
7、显改善！抗旱性无明显改善！ CROP BREEDING Transgenic plantsWt SNAC1 rRNA 1 345672 Over-expressing SNAC1 enhanced drought resistance of Nipponbare ? 但是，转入明恢但是，转入明恢63中无明显效果中无明显效果 CROP BREEDING 向后看：抗旱性（节水）自然变异的利用向后看：抗旱性（节水）自然变异的利用 （WDRWDR育种）领先于基础研究，表明通过常育种）领先于基础研究，表明通过常 规的表型鉴定和杂交育种，是可以获得抗规的表型鉴定和杂交育种，是可以获得抗 旱性显著改良的旱性
8、显著改良的 向前看：高效抗旱筛选标准的逐步确立和向前看：高效抗旱筛选标准的逐步确立和 大规模抗旱材料的筛选，以及期内的抗旱大规模抗旱材料的筛选，以及期内的抗旱 QTLQTL的广泛鉴定，和第三代高通量测序技术的广泛鉴定，和第三代高通量测序技术 的完善，对于日后的全基因背景下的抗旱的完善，对于日后的全基因背景下的抗旱 改良奠定了必要的基础改良奠定了必要的基础 4 4、抗旱育种的展望、抗旱育种的展望 CROP BREEDING 干旱是中国干旱是中国65%的淹水稻的最重要的限制因子的淹水稻的最重要的限制因子（环境部环境部， 2004）.自自1990年以来年以来，中国平均每年受干旱影响的面积达到中国平均每年受干旱影响的面积达到4 亿亩亿亩，造成粮食减产造成粮食减产700-800亿公斤亿公斤（Jing 2007）