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1、第十八章 非生物逆境抗性育种 之抗旱育种 CROP BREEDING 逆境的种类逆境的种类 病害（病害（Diseases） 生物逆境生物逆境 害虫害虫 生物逆境生物逆境 Biotic stress 害虫害虫（Pest insects） 杂草（杂草（weed） 冷害冷害(0) 广广义义 温度胁迫温度胁迫 Temperature stress 高温高温 低温低温 Low temp 冷害冷害( 0) 冻害冻害(10K 随机挑选随机挑选bZIP23 LEA3 CPI1 CIPK3 12 15 10K 随机挑选随机挑选 的突变体的突变体 600 候选 突变体 候选 突变体 CIPK3,12,15 TIF
2、Y11a GTL1 SKIPSKIPa UZ41/DSM1 DH237/DSM2 已知的已知的DR基因基因水稻中同源基因水稻中同源基因?TG 已知的已知的DR基因基因水稻中同源基因水稻中同源基因?TG CROP BREEDING 干旱敏感突变体Dsm1/ uz41 WT uz41-1 41 241 1 WT uz41-2 A C 干旱敏感突变体Dsm1/ uz41 WT uz41-1 10703bp uz41-2uz41-1 WT C 10703bp B WT uz41-1WT uz41-2 UZ41UZ41 WTuz41 1 41 2WT D ActinActin WTuz41-1 uz41
3、-2WT 叶片失水速率 CROP BREEDING 截止目前，至少10个以上的DR基因已经显示出在抗 旱育种中的应用潜力 GeneFunction category Reference SNAC1,SNAC2NAC transcription factorHu et al 2006, PNAS; 2008 PMB O CIPK12 03 15Pt ikiXitl 2007 PltOsCIPK12, 03, 15Protein kinasesXiang et al 2007, Plant Physiol OsLEA3-1LEA proteinXiao et al 2007, TAGp, OCPI
4、1Poteinase inhibitorHuang et al 2007, Planta OsbZIP23bZIP transcription 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 Over-expressing SNAC1 enhanced drought resistance Trans
5、genic plantsWt Over expressing SNAC1 enhanced drought resistance of Nipponbare Transgenic plantsWt SNAC1 1 345672 rRNA ? 但是，转入明恢63中无明显效果 CROP BREEDING 四、抗旱育种的困难与展望四、抗旱育种的困难与展望 CROP BREEDING 1抗旱性鉴定和评价的难度和复杂性抗旱性鉴定和评价的难度和复杂性（节水节水1，抗旱性鉴定和评价的难度和复杂性抗旱性鉴定和评价的难度和复杂性（节水节水 鉴定更难）鉴定更难）-生理指标生理指标Vs产量指标产量指标 间接鉴定间接
6、鉴定 直接大田鉴定直接大田鉴定 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？ CROP BREEDING 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?- -表型不够表型不够显显著到能精细定位著到能精细定位表型不够著到能精细定位表型不够著到能精细定位 基因功能的微效性基因功能的微效性基因功能的
7、微效性基因功能的微效性 CROP BREEDING A NIL for drought avoidance?-与抽穗期QTL共定位A NIL for drought avoidance?与抽穗期QTL共定位 NIL-ZSNIL-IRNIL-ZSNIL-IRIRAT109(IR)Zhenshan 97 基因功能的多效性基因功能的多效性 Ding et al unpublished 基因功能的多效性基因功能的多效性 CROP BREEDING 3抗旱相关功能基因对遗传背景的依赖性抗旱相关功能基因对遗传背景的依赖性3，抗旱相关功能基因对遗传背景的依赖性抗旱相关功能基因对遗传背景的依赖性 A B Co
8、ntrol C 120 mM Mannitol WT OE-1OE-2OE-3 DSM1 超表达超表达: 抗旱性无明显改善！抗旱性无明显改善！ CROP BREEDING Over-expressing SNAC1 enhanced drought resistance Transgenic plantsWt Over expressing SNAC1 enhanced drought resistance of Nipponbare Transgenic plantsWt SNAC1 1 345672 rRNA ? 但是，转入明恢63中无明显效果 CROP BREEDING 4抗旱育种的展望
9、抗旱育种的展望 向后看向后看：抗旱性抗旱性（节水节水）自然变异的利用自然变异的利用 4，抗旱育种的展望抗旱育种的展望 向后看向后看：抗旱性抗旱性（节水节水）自然变异的利用自然变异的利用 （WDR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规的表型鉴定和杂交育种，是可以获得抗旱性是可以获得抗旱性规的表型鉴定和杂交育种规的表型鉴定和杂交育种，是可以获得抗旱性是可以获得抗旱性 显著改良的显著改良的 向前看向前看：高效抗旱筛选标准的逐步确立和大规高效抗旱筛选标准的逐步确立和大规向前看向前看：高效抗旱筛选标准的逐步确立和大规高效抗旱筛选标准的逐步确立和大规 模抗旱材料的筛选，以及期内的抗旱模抗旱材料的筛选，以及期内的抗旱QTL的广的广 泛鉴定泛鉴定和第三代高通量测序技术的完善和第三代高通量测序技术的完善对对泛鉴定泛鉴定，和第三代高通量测序技术的完善和第三代高通量测序技术的完善，对对 于日后的全基因背景下的抗旱改良奠定了必要于日后的全基因背景下的抗旱改良奠定了必要 的基础的基础的基础的基础 CROP BREEDING
