水稻四倍體作為一種新種質(zhì)，一直以來被水稻育種界所關注。相較于常規(guī)二倍體水稻，同源四倍體水稻具有株型強壯、千粒重大、營養(yǎng)成分豐富、抗性強、遺傳變異豐富等特點。但同源四倍體水稻育性普遍偏低，限制了其育種應用與推廣。近年來，為解決同源四倍體水稻育性偏低的瓶頸問題，一些高育性四倍體水稻材料被選育出來，如中國科學院成都生物研究所培育的高育性四倍體水稻恢復系、湖北大學選育的多倍體減數(shù)分裂穩(wěn)定系（PMeS）、華南農(nóng)業(yè)大學選育的新型四倍體水稻（Neo-tetraploid），創(chuàng)制了有一系列育種價值的四倍體水稻新種質(zhì)。另一方面，不同研究團隊利用傳統(tǒng)育種方法與現(xiàn)代生物技術在四倍體水稻雜種優(yōu)勢利用系統(tǒng)研發(fā)方面也取得了很好進展，如成都生物研究所水稻組選育出了四倍體水稻不育系、保持系與恢復系，并首次在四倍體水稻中實現(xiàn)了三系法配套（鏈接）。隨后，其他單位開發(fā)了四倍體水稻光溫敏雄性不育性（PTGMS）和溫敏不育性（TGMS），為四倍體水稻兩系法雜種優(yōu)勢利用奠定了材料基礎。
盡管四倍體水稻在雜交優(yōu)勢利用系統(tǒng)與材料開發(fā)方面取得了很好的進展，但至今還沒有直接利用四倍體水稻育成的商業(yè)化品種。多倍體水稻及其回復二倍體表型變異豐富，雜種優(yōu)勢明顯，具有巨大的育種價值。近期，中國科學院成都生物研究所農(nóng)業(yè)品種與技術國際合作創(chuàng)新團隊水稻研究組與武漢多倍體生物科技有限公司、湖北大學等單位合作，在海天二倍體（HT2）人工加倍染色體培育出海天四倍體（HT4）（參考文獻：欒麗,龍文波,王興,陳英,邱琳,涂升斌等.(2009).秋水仙素誘導水稻幼穗愈傷組織創(chuàng)制同源四倍體種質(zhì)的研究.四川大學學報：自然科學，46(3),829-837）和利用HT4自交回復突變后代培育優(yōu)良回復二倍體（HTRM2）的基礎上，利用自交回復二倍體與Y58S兩系不育系組配出優(yōu)良兩系雜交水稻新品種—Y兩優(yōu)多回14（HTRM12），該新品種近期通過國家品種審定和海南省品種審定，這為四倍體水稻育種利用提供了一條新途徑。
成都生物所等研究團隊進一步對HT2、HT4、HTRM2、HTRM12材料進行了農(nóng)藝性狀調(diào)查比較、基因組重測序和全基因組SNP、InDel、CNV變異分析。結(jié)果顯示，HT4和HTRM2相較于原始二倍體HT2表現(xiàn)出豐富的表型變異和基因變異，并且HTRM2能遺傳HT4的一些重要農(nóng)藝性狀和遺傳變異，表明四倍體與回復二倍體水稻在創(chuàng)制優(yōu)異育種材料和培育突破性品種上具有巨大潛力。該研究不僅驗證了四倍體水稻可作為變異載體用于創(chuàng)造新變異和新材料，而且為四倍體水稻研究與育種利用提供了基因組信息、新材料和新方法。
上述研究成果以“Genome Resequencing for Autotetraploid Rice and Its Closest Relatives Reveals Abundant Variation and High Potential in Rice Breeding”為題于2024年8月在線發(fā)表于《International Journal of Molecular Sciences》期刊（中國科學院二區(qū)；JIF Q1區(qū)）。湖北大學張亞春博士、中國科學院成都生物研究所杜安平助理研究員為共同第一作者，中國科學院成都生物研究所涂升斌副研究員、湖北大學何玉池教授為共同通訊作者。本研究得到了中國科學院國際科學組織（ANSO）項目（ANSO-PA-2023-09）、四川省科技廳項目（2023YFH0019,2021YFH0052）、中國科學院國際合作局“一帶一路”國際伙伴計劃項目（151751KYSB20180006）、作物特色資源創(chuàng)制及應用四川省重點實驗室（myzdsys23-01）、西南作物基因資源發(fā)掘與利用重點實驗室開放課題項目（SKL-KF202312）等項目支持。
原文鏈接：https://www.mdpi.com/1422-0067/25/16/9012。
圖1 兩系雜交水稻新品種—Y兩優(yōu)多回14（HTRM12）的田間農(nóng)藝性狀表現(xiàn)
圖2 Y兩優(yōu)多回14通過國家和海南省新品種審定
圖3 HT2、HT4、HTRM2、HTRM12材料的農(nóng)藝性狀分析與基因組變異分析