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为解决籼稻亚种内杂交不育遗传机制不明、限制杂种优势利用的问题，研究人员开展籼稻杂交不育基因定位研究。他们定位出控制花粉育性的新位点 S68，明确其遗传模式。这为籼稻杂交育种提供指导。
在全球人口增长、耕地减少的背景下，保障粮食安全成为关键任务，而水稻作为全球半数以上人口的主食，提高其产量至关重要。杂种优势利用是提升水稻产量的重要途径，籼稻在这一过程中扮演着关键角色。然而，籼稻亚种内杂交不育现象却严重阻碍了杂种优势的有效发挥，其背后的遗传基础一直模糊不清，这就像一座横亘在水稻增产之路上的大山，亟待攻克。
为了翻越这座大山，云南省农业科学院粮食作物研究所、云南大学农学院等机构的研究人员开展了深入研究。他们以国际水稻研究所培育的籼稻品种 IR64 为轮回亲本，印度著名的籼稻品种 Swarna 为供体亲本，通过连续杂交和回交，培育出近等基因系（NIL）。最终，成功定位出一个新的控制籼稻亚种内杂交不育的基因位点 S68，该研究成果发表在《Scientific Reports》上。这一发现对于深入理解籼稻亚种内杂交不育的遗传机制、籼稻的遗传分化，以及指导籼稻亚种内的杂交育种具有重要意义。
研究人员在开展此项研究时，主要运用了以下关键技术方法：首先是构建近等基因系，通过连续杂交和回交，从F1到BC6 F1代筛选出目标植株；其次是表型评价，利用I2-KI 溶液染色，在显微镜下观察花粉育性；然后是分子标记分析，运用 SSR 标记技术，筛选多态性标记进行基因分型；最后是借助扫描电子显微镜和透射电子显微镜对花粉进行细胞学观察。
下面来看具体的研究结果：
- F1杂种的表型特征：IR64、NIL 和F1杂种在株高、分蘖数、抽穗期、穗数和小穗育性等方面无显著差异，但F1杂种的花粉粒较小，花粉萌发率低，仅为 51.6%，而 IR64 和 NIL-S68 的花粉萌发率分别为 98.0% 和 75.2%。通过细胞学分析发现，F1杂种花粉淀粉粒积累不足，花粉壁增厚，导致花粉败育。
- S68 位点的遗传模式：在BC6 F2群体中，花粉育性呈现双峰分布，符合 1:1 的比例，表明F1杂种的花粉半不育受单一位点 S68 控制。进一步基因分型发现，S68 与 3 号染色体短臂上的 RM14241 紧密连锁，杂合子个体花粉育性显著降低，且 IR64 的配子在杂种中具有传递优势。
- S68 位点的分子定位和配子传递：研究人员利用 41 个 SSR 标记筛选出 15 个多态性标记，将 S68 定位在 RM14247 和 RM3413 之间约 190kb 的区域，该区域此前未报道过杂交不育位点。通过正反交实验分析配子传递，发现当F1杂种作为父本与 IR64 杂交时，携带 IR64 等位基因的植株数量显著高于杂合植株；当F1杂种作为母本时，纯合 IR64 等位基因与杂合等位基因的比例符合 1:1，说明 IR64 的雄配子在杂种中具有传递优势，而F1杂种的雌配子传递能力不受影响。
研究结论和讨论部分表明，S68 是首个在籼稻亚种内杂交中被鉴定出的杂交不育位点，其影响花粉育性，且符合单一位点的等位基因互作模式。该位点的发现为籼稻亚种内杂交不育的遗传机制研究提供了新的视角，有助于理解籼稻的遗传分化。同时，研究人员推测，通过聚合 S68 等相关位点，可以培育出克服籼稻亚种内杂交不育的桥梁亲本，进一步利用籼稻不同群体间的杂种优势。这一研究成果为水稻杂交育种提供了重要的理论依据和实践指导，有望推动水稻产量的进一步提升，在保障全球粮食安全方面具有重要的潜在价值。
