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分子植物育种
(
网络版
), 2011
年
,
第
9
卷
,
第
1373
-
1381
页
Fenzi Zhiwu Yuzhong (Online), 2011, Vol.9, 1373
-
1381
http://mpb.
5th
.sophiapublisher.com
1373
评述与展望
Review and Progress
水稻杂种优势分子遗传基础的研究进展
翟荣荣
,
冯跃
,
曹立勇
,
程式华
中国水稻研究所
,
水稻生物学国家重点实验室
,
杭州
, 310006
通讯作者
:
caolycgf@mail.hz.zj.cn, shcheng@mail.hz.zj.cn;
作者
分子植物育种
, 2011
年
,
第
9
卷
,
第
50
篇
doi: 10.5376/mpb.cn.2011.09.0050
收稿日期：
2011
年
02
月
21
日
接受日期：
2011
年
04
月
18
日
发表日期：
2011
年
04
月
26
日
这是一篇采用
Creative Commons Attribution License
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,
版权所有人允许并同意第三方无条
件的使用与传播。
引用格式：
翟荣荣等
, 2011,
水稻杂种优势分子遗传基础的研究进展
,
分子植物育种
Vol.9 No.50 (doi: 10.5376/mpb.cn.2011.09.0050)
摘 要
杂种优势是一种普遍存在的生物学现象。
20
世纪
70
年代以来，水稻杂种优势的广泛利用促进了其产量的明显提高，
与杂种优势的利用相比，水稻杂种优势分子遗传基础的研究尚处于探索阶段。分子标记技术的应用和发展为杂种优势的遗传
解释注入了新的内容，证实显性、超显性和上位性对杂种优势均有所贡献。本文从杂种优势与
QTL
效应、基因差异表达、
表观遗传调控、等位基因变异等方面的关系对水稻杂种优势的分子遗传基础进行了阐述，并列举了部分理论的分子证据。进
一步讨论了水稻杂种优势分子遗传基础研究的技术手段，以期为深入开展水稻杂种优势的分子机制研究提供参考。
关键词
水稻
;
杂种优势
;
分子遗传基础
Research Progress of Molecular Genetic Basis of Heterosis in Rice
Zhai Rongrong , Feng Yue , Cao Liyong
, Cheng Shihua
National Center for Rice Improvement, China National Rrsearch Institute, Hangzhou, 310006, P.R. China
Corresponding author, caolycgf@mail.hz.zj.cn, shcheng@mail.hz.zj.cn;
Authors
Abstract
Heterosis is a universal biological phenomenon. The extensive use of heterosis has significantly increased the rice yield
since the 1970s. Relative to the use of rice heterosis, the molecular genetic basis of heterosis is still in the exploratory stage. The
application and development of molecular markers injected new content for heterosis, and confirmed dominance, overdominance and
epistasis all had contribution to heterosis. In this paper, the molecular genetic basis of heterosis in rice was stated in relation to QTL
effect, differences in gene expression, epigenetic regulation and allelic variation to explain the possible causes of heterosis, and
molecular evidences to some theories were listed. Technical methods for studies on molecular genetic basis of heterosis in rice were
further discussed in order to provide references for deep research.
Keywords
Rice; Heterosis; Molecular genetic basis
研究背景
杂种优势指两个遗传组成不同的亲本杂交产
生的杂种一代在生长势、生活力、繁殖力、抗逆性、
适应性、产量和品质诸方面优于双亲的现象。
Shull
(1908)
第一次提出杂种优势的概念。随后人们发现
杂种优势是一种普遍的生物学现象，从植物到动物
甚至微生物，都存在杂种优势。自
20
世纪
30
年代
人们在生产上应用杂交玉米取得高产以来，杂种优
势在农作物生产上开始了大规模应用。杂种优势的
广泛利用使作物产量明显提高，增产幅度为
15%~50% (Duvick, 1999)
。在水稻中，杂种优势的
应用领先于其理论研究，利用杂种杂种优势为保障
我国的粮食安全作出了巨大贡献。
20
世纪
80
年代
以来，随着分子生物学技术和试验手段的完善，各
种分子标记技术、差异表达技术及蛋白质组技术被
应用于杂种优势的机理研究中，试图从基因组差
异、基因组功能和蛋白质组水平阐明引起杂种优势
的遗传学基础，水稻杂种优势的分子遗传基础取得
了很大进展。
1
水稻杂种优势利用历史
水稻是世界上主要的粮食作物，
1926
年
Jones
第一次提出水稻具有杂种优势，但没有得到真正重
视。
1964
年，袁隆平率先在中国开展水稻雄性不育
研究，并提出通过选育雄性不育系、雄性不育保持
系和雄性不育恢复系的三系法途径来利用水稻的