中国农业科学 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (8): 1494-1507.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2025.08.003
陈冰嬬1(), 唐玉劼1, 张丽霞3, 周宇飞4, 于淼1, 石贵山1, 王新鼎1, 李扬1, 高士杰1, 陆晓春3, 王鼐1(
), 刁现民2(
)
收稿日期:
2024-09-11
接受日期:
2024-10-17
出版日期:
2025-04-16
发布日期:
2025-04-21
通信作者:
联系方式:
陈冰嬬,E-mail:chenbingru1979@163.com。
基金资助:
CHEN BingRu1(), TANG YuJie1, ZHANG LiXia3, ZHOU YuFei4, YU Miao1, SHI GuiShan1, WANG XinDing1, LI Yang1, GAO ShiJie1, LU XiaoChun3, WANG Nai1(
), DIAO XianMin2(
)
Received:
2024-09-11
Accepted:
2024-10-17
Published:
2025-04-16
Online:
2025-04-21
摘要:
高粱是全球干旱半干旱地区的重要粮食作物,对干旱半干旱地区的粮食安全、边际土地利用和膳食结构调整等具有重要意义。我国自1958年第一代粒用杂交高粱问世至今,为适应机械化收获、降低人工成本,培育的粒用杂交高粱株高经历了高秆、中秆、中矮秆及矮秆的变化过程,在近20年完成了中国粒用杂交高粱的绿色革命。本文总结了中国粒用高粱矮化育种发起的原因、历程与现状,展示出我国近60年高粱品种株高不断降低与产量不断提升的变化趋势。汇总了我国粒用高粱绿色革命过程中所创制的重要种质,通过亲缘关系分析得知我国恢复系矮源来自中国地方品种三尺三,不育系因利用国外种质Tx3197A、Tx3197B较多,其矮源可追溯至Tx3197B。综述了在高粱绿色革命中发挥重要作用的高粱矮化基因dw1、dw2和dw3的克隆、变异位点、矮化机理,以及前人在发掘新的株高QTL方面作出的贡献。高粱矮化机理不同于水稻、小麦的赤霉素(GA)调控系统。dw1通过调控油菜素内酯系统(BR)缩短节间的长度从而降低株高,dw2和dw3分别编码KIPK蛋白激酶和生长素外排转运蛋白(ABCB1),调节生长素(IAA)的运输,从而缩短节间的长度进而降低株高。dw1、dw2和dw3矮化基因在降低株高的同时对成熟期、穗长、穗粒重、叶面积等其他性状产生多效影响。利用分子标记和测序技术分析dw1、dw2和dw3矮化基因在骨干不育系、恢复系中的分布和应用情况,发现我国高粱恢复系中应用较多的矮化基因只有dw3,dw1、dw2与dw3所形成的dw1dw3、dw2dw3组合在不育系中应用较多。探讨了我国高粱绿色革命存在的问题及解决途径,期望为进一步提升中国粒用杂交高粱绿色革命进程,培育产量和抗逆性有重大突破的新种质、新品种提供指导。
陈冰嬬, 唐玉劼, 张丽霞, 周宇飞, 于淼, 石贵山, 王新鼎, 李扬, 高士杰, 陆晓春, 王鼐, 刁现民. 中国粒用杂交高粱的绿色革命[J]. 中国农业科学, 2025, 58(8): 1494-1507.
CHEN BingRu, TANG YuJie, ZHANG LiXia, ZHOU YuFei, YU Miao, SHI GuiShan, WANG XinDing, LI Yang, GAO ShiJie, LU XiaoChun, WANG Nai, DIAO XianMin. The Green Revolution of Chinese Grain Hybrid Sorghum[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2025, 58(8): 1494-1507.
表1
春播早熟区高粱骨干亲本的株高基因型"
序号 Number | 种质名称 Germplasm name | 种质类型 Germplasm type | 株高基因 Plant height genes | 株高 Plant height (cm) |
---|---|---|---|---|
1 | 吉2731B Ji2731B | 保持系B-Line | Dw1Dw2Dw3dw4 | 212.23 |
2 | 314B | 保持系B-Line | Dw1Dw2dw3dw4 | 97.12 |
3 | 吉5535B Ji5535B | 保持系B-Line | Dw1dw2Dw3dw4 | 85.70 |
4 | SX44B | 保持系B-Line | Dw1dw2Dw3dw4 | 120.40 |
5 | 吉2055B Ji2055B | 保持系B-Line | Dw1dw2dw3dw4 | 86.96 |
6 | 吉5575B Ji5575B | 保持系B-Line | Dw1dw2dw3dw4 | 91.97 |
7 | A2V4B | 保持系B-Line | Dw1dw2dw3dw4 | 130.28 |
8 | 吉303B Ji303B | 保持系B-Line | Dw1dw2dw3dw4 | 87.00 |
9 | 吉1230B Ji1230B | 保持系B-Line | dw1Dw2dw3dw4 | 80.00 |
10 | MS22B | 保持系B-Line | dw1Dw2dw3dw4 | 68.53 |
11 | 吉5522B Ji5522B | 保持系B-Line | dw1Dw2dw3dw4 | 84.89 |
12 | 吉245B Ji245B | 保持系B-Line | dw1Dw2dw3dw4 | 99.66 |
13 | 吉115B Ji115B | 保持系B-Line | dw1Dw2dw3dw4 | 82.74 |
14 | 吉59B Ji59B | 保持系B-Line | dw1Dw2dw3dw4 | 87.46 |
15 | 吉2316B Ji2316B | 保持系B-Line | dw1Dw2dw3dw4 | 89.60 |
16 | 吉Y324B JiY324B | 保持系B-Line | dw1Dw2dw3dw4 | 106.16 |
17 | B35 | 保持系B-Line | dw1Dw2dw3dw4 | 133.83 |
18 | Tx623B | 保持系B-Line | dw1Dw2dw3dw4 | 129.99 |
19 | QL33B | 保持系B-Line | dw1Dw2dw3dw4 | 93.63 |
20 | 冀64B Ji64B | 保持系B-Line | dw1Dw2dw3dw4 | 85.00 |
21 | 352B | 保持系B-Line | dw1dw2dw3dw4 | 114.29 |
22 | TAM428B | 保持系B-Line | dw1dw2dw3dw4 | 107.22 |
23 | L407B | 保持系B-Line | dw1dw2dw3dw4 | 111.67 |
24 | 吉2059B Ji2059B | 保持系B-Line | dw1dw2dw3dw4 | 65.00 |
25 | 吉R209 JiR209 | 恢复系R-Line | Dw1Dw2dw3dw4 | 87.68 |
26 | 南133 Nan133 | 恢复系R-Line | Dw1Dw2dw3dw4 | 134.56 |
27 | 10125 | 恢复系R-Line | Dw1Dw2dw3dw4 | 128.15 |
28 | 吉R 2483 JiR2483 | 恢复系R-Line | Dw1Dw2dw3dw4 | 128.66 |
29 | 吉R117 JiR117 | 恢复系R-Line | Dw1Dw2dw3dw4 | 136.33 |
30 | 吉R4334 JiR4334 | 恢复系R-Line | Dw1Dw2dw3dw4 | 140.65 |
31 | 吉R4392 JiR4392 | 恢复系R-Line | Dw1Dw2dw3dw4 | 158.00 |
32 | 吉R127 JiR127 | 恢复系R-Line | Dw1Dw2Dw3dw4 | 124.45 |
33 | 吉R06H419 JiR06H419 | 恢复系R-Line | Dw1Dw2dw3dw4 | 126.38 |
34 | 吉RK1781 JiRK1781 | 恢复系R-Line | Dw1Dw2dw3dw4 | 96.93 |
35 | 吉R8036 JiR8036 | 恢复系R-Line | Dw1Dw2dw3dw4 | 133.02 |
36 | 吉R107 JiR107 | 恢复系R-Line | Dw1Dw2dw3dw4 | 135.59 |
37 | T180 | 恢复系R-Line | Dw1Dw2dw3dw4 | 162.67 |
38 | 02001 | 恢复系R-Line | dw1Dw2dw3dw4 | 85.24 |
39 | k1414 | 恢复系R-Line | dw1Dw2dw3dw4 | 90.00 |
40 | 南40 Nan40 | 恢复系R-Line | dw1dw2Dw3dw4 | 88.12 |
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