Прорыв в области гибридного риса по «однолинейной схеме» в Китае: у 18 комбинаций частота клонирования превышает 90%

Репортаж от Wedoany，Достигнут важный поэтапный прорыв в разработке технологии семеноводства гибридного риса по «однолинейной схеме». 11 октября на Хунаньской базе биологической селекции состоялось выездное совещание-обсуждение по вопросам апоспермии гибридного риса (гибридного риса по «однолинейной схеме»). Как стало известно корреспонденту на совещании, по мере продолжения работ по валидации гибридного риса по «однолинейной схеме» на множестве сортов и в различных экологических зонах, а также исследований сопутствующих технологий, искусственная апоспермия, как ожидается, предоставит новый технологический путь для непрерывного размножения отборных гибридных комбинаций риса, снизит затраты и риски производства семян гибридного риса и обеспечит важную поддержку для гарантирования продовольственной безопасности и стимулирования инноваций в семеноводческой отрасли.

От трёхлинейной схемы к двухлинейной сорта китайского гибридного риса непрерывно совершенствовались, внося значительный вклад в обеспечение национальной продовольственной безопасности. Однако традиционное семеноводство гибридного риса сопряжено с такими проблемами, как относительная сложность работ, большие затраты и повышенные риски, что в определённой степени сдерживает распространение отборных гибридных комбинаций риса в более широких масштабах. Как закрепить гетерозис риса, чтобы отборные гибридные сорта могли непрерывно размножаться через семена, — это важная научная цель, к которой селекционеры гибридного риса стремятся на протяжении длительного времени.

В 1987 году академик Китайской инженерной академии Юань Лунпин выдвинул великую стратегическую концепцию развития гибридного риса от «трёхлинейной схемы» к «двухлинейной» и, в конечном итоге, к «однолинейной схеме». Суть «однолинейной схемы» заключается в закреплении гетерозиса, чтобы отборный гибрид мог непрерывно размножаться через собственные семена, реализуя принцип «одно скрещивание — пригодность для многих поколений». Искусственная апоспермия — это метод, при котором путём перепроектирования репродуктивного процесса растения гибрид производит клональные семена, практически идентичные по генетическому составу исходному гибриду, что открывает новый технологический путь для достижения этой стратегической цели. При условии стабильного промышленного применения данный метод способен коренным образом упростить систему производства семян гибридного риса, снизить затраты и риски семеноводства и стимулировать переход гибридного риса к закреплению и непрерывному размножению отборных гетерозиготных генотипов.

Исходя из этого, Ячжоуваньская лаборатория выступила головной организацией и совместно с Институтом селекции и семеноводства Китайской академии сельскохозяйственных наук, Китайским институтом риса, Хунаньской академией сельскохозяйственных наук, Аньхойской академией сельскохозяйственных наук, компанией Yuan Longping High-Tech Agriculture Co., Ltd. и компанией Anhui Quanyin High-Tech Seed Industry Co., Ltd. и другими ведущими коллективами инициировала совместные исследования по ключевым проблемам, включая эффективность клонирования риса, способность к завязыванию семян, применимость в различных генетических фонах и стабильность в полевых условиях. Коллектив объединил исследования регуляции репродукции, создание материалов, многопоколенное размножение и полевую оценку, добившись в рамках прорывной оригинальной инновационной разработки технологии семеноводства гибридного риса по «однолинейной схеме» серии результатов — от высокоэффективного клонирования до валидации применения на множестве сортов и в различных экологических зонах.

Академик Китайской академии наук Цянь Цянь сообщил, что коллектив впервые ввёл в рис ген партеногенеза одуванчика ToPAR, объединив его с технологией модификации мейоза, и в части материалов риса достиг частоты клонирования одной и той же линии 100% и завязываемости семян 93,54%, обеспечив баланс между высокоэффективным клонированием и нормальной способностью к завязыванию семян. На этой основе коллектив создал материал L3 на фоне сорта Цзяфэнъю-3 и завершил его отслеживающую валидацию на протяжении пяти последовательных поколений, что предоставило важное обоснование для межпоколенной передачи генетического состава отборных гибридных комбинаций.

Для проверки применимости данной технологии коллектив провёл валидацию на 20 репрезентативных гибридных комбинациях риса из Китая, Южной и Юго-Восточной Азии, охватывающих трёхлинейные индика-типы, трёхлинейные индика-японика-типы и двухлинейные индика-типы, и для всех были получены соответствующие материалы апоспермии, при этом у 18 комбинаций частота клонирования превысила 90%.

В текущем году коллектив дополнительно организовал в Пекине, Хэфэе, Чанша, Ханчжоу и Санья на специализированных площадках биологической селекции общенациональные полевые испытания в основной сезон в различных экологических зонах. В различных экологических условиях — от северной рисоводческой зоны и зоны среднего и нижнего течения Янцзы до южной тропической рисоводческой зоны — коллектив разместил материалы апоспермии, изучая их поведение при различных широтах, светотемпературных условиях и агроэкологических условиях рисопроизводства, продвигая оценку технологии от единичных материалов к множественным генетическим фонам и множественным экологическим зонам.

Результаты показывают, что искусственная апоспермия продвигается от «способности отдельного материала к клональному размножению» в направлении «способности различных отборных комбинаций к трансформации и различных экологических зон к валидации». В будущем ожидается возможность прямого преобразования зрелых гибридных сортов, проверенных многолетним производством, в материалы «однолинейной схемы», способные к непрерывному размножению, что значительно сократит период внедрения технологии в промышленность и повысит эффективность модернизации зрелых гибридных сортов до «однолинейной схемы».

На месте проведения данного выездного совещания коллектив продемонстрировал схемы посадки с одним, двумя и тремя растениями в лунке, объединив молекулярную селекцию с регулированием агротехники для поиска сопутствующих мер повышения стабильности популяции. В продемонстрированных условиях выращивания соответствующие материалы показали хороший рост популяции и агрономические признаки.

Директор Ячжоуваньской лаборатории, академик Китайской академии наук Ли Цзяян отметил, что закрепление гетерозиса является важным направлением исследований в селекции гибридного риса, и текущие результаты демонстрируют его хороший потенциал применения. Однако в то же время поэтапные результаты ещё далеки от реального крупномасштабного производственного применения, и предстоит решить множество практических проблем. Влияние окружающей среды на признаки апоспермии, стабильность проявления в различных генетических фонах, надёжность длительного многопоколенного размножения, система сопутствующих агротехнических мероприятий — эти вопросы требуют продолжения системных исследований. Он предложил в дальнейшем углублять фундаментальные исследования механизмов, более основательно проводить отслеживающую валидацию в различных экологических зонах и на протяжении многих поколений, стремясь сформировать стабильную, воспроизводимую и пригодную для производственного применения технологическую систему.