水稻多元化品種之開發
- 農業科技計畫 @ 農業部
計畫名稱水稻多元化品種之開發的計畫主持人是吳東鴻, 執行機關是行政院農業委員會農業試驗所, 研究領域是農藝類, 研究性質是應用研究, 計畫編號是109農科-7.1.2-農-C1(Z), 研究目的是發展農林漁牧（不含食品加工與包裝）, 中央款是12668000, 配合款是0, 計畫總經費是12668000, 執行成果摘要是「水稻多元化品種之開發」之中文摘要：一、「水稻鎘吸收遺傳歧異性與低累積選育模式建立之研究」本研究目的希望運用分子輔助回交技術，將IRRI引入品種具有降低鎘累積量的遺傳組成置換至台灣栽培品種中。首先透過文獻蒐集與資料庫分析鎖定鎘吸收轉運基因並設計功能性標誌，並從SNP-SEEK水稻基因體平台經由國際種....
| 計畫年度 | 109 |
| 計畫類別 | 科技 |
| 計畫名稱 | 水稻多元化品種之開發 |
| 計畫編號 | 109農科-7.1.2-農-C1(Z) |
| 計畫屬性 | 科學技術類 |
| 研究性質 | 應用研究 |
| 研究方法 | 自行研究 |
| 研究領域 | 農藝類 |
| 研究目的 | 發展農林漁牧（不含食品加工與包裝） |
| 主管機關 | 農委會農業試驗所 |
| 執行機關 | 行政院農業委員會農業試驗所 |
| 計畫主持人 | 吳東鴻 |
| 中央款 | 12668000 |
| 配合款 | 0 |
| 計畫總經費 | 12668000 |
| 執行成果摘要 | 「水稻多元化品種之開發」之中文摘要：一、「水稻鎘吸收遺傳歧異性與低累積選育模式建立之研究」本研究目的希望運用分子輔助回交技術，將IRRI引入品種具有降低鎘累積量的遺傳組成置換至台灣栽培品種中。首先透過文獻蒐集與資料庫分析鎖定鎘吸收轉運基因並設計功能性標誌，並從SNP-SEEK水稻基因體平台經由國際種原交換作業引入20個潛在低累積基因型種原，而後運用功能性標誌篩檢IRRI引入品種與國內栽培品種對於鎘吸收轉運的遺傳組成，同時搭配水耕試驗，針對鎘吸收性狀調查了解遺傳特性與吸收性的關聯，最後利用分子輔助選種技術選育數個具有低累積性的新品系。 二、「建立野生稻對刺吸式害蟲新抗源之稉稻育種平台」 具刺吸式口器的白背飛蝨及褐飛蝨為水稻栽培上的主要害蟲，選育抗蟲品種為有效且經濟的防治方治策略，野生稻種具為各類病蟲害抗性的重要遺傳資源，為擴大栽培稻對飛蝨抗性的遺傳變異。本計畫透過從野生稻及引進的種源進行白背飛蝨及褐飛蝨之篩選，並建立栽培稻與這些野生稻雜交後裔的穩定導入系(introgression lines)，評估導入系對褐飛蝨及白背飛蝨得抗性表現，以作為品種改良之前置育種材料或定位其抗飛蝨抗性基因，導入這些抗性至優良推品種 ，以提升國內推廣品種之飛蝨抗性，期以降低水稻生產過程之化學藥劑施用量。本年度已篩選出具白背飛蝨抗性種原，從種間雜交導入系篩選出同時具白背飛蝨及褐飛蝨，也完成各及產量比較試驗，主要成果摘要如下: 第一期作完成種間雜交品系的田間篩選與收穫，檢定646個導入系的褐飛蝨檢定，其中抗及中抗計有279個。檢定13個品系對台灣4個地區(彰化、南投、嘉義、台東)褐飛蝨族群的抗性表現，其中3個種間雜交導入系對全部褐飛蝨族群具抗及中抗表現。檢定53個導入系對白背飛蝨的抗性，計有23個導入系具抗及中抗表現。篩選出3個同時具有對不同地區褐飛蝨族群及白背飛蝨的抗性之種間雜交導入系。第二期作持續評估由不同稻種所建立的種間雜交導入系282個品系的褐飛蝨抗性，其中147個導入系具中抗褐飛蝨表現，同時也再度針對上期作具抗飛蝨的品系進行重複性的檢定，分別獲得10個抗褐飛蝨，5個抗白背飛蝨品系，也建立推廣品種與同時抗褐飛蝨白背飛蝨之雜交組。完成第一期作產量比較試驗之資料分析，初級產量試驗174個品系、高級產量比較試驗64個品系、肥料試驗9個品系參試。 三、「建構異源基因表現之水稻分子農場」 本研究利用CRISPR/Cas9技術編輯探討水稻澱粉分支酶 (starch branching enzyme, SBE3, LOC_Os02g32660)功能，sbe3是影響抗性澱粉合成的關鍵基因 (Yang et al., 2012)。前期已完成sbe3基因刪減表現系統的構築，取得6株擬轉殖系。本年度 (109年) 持續將所獲得之擬轉殖系，續以引子組 (gRNA-F、M13-R與hpt-F、hpt-R)，進行PCR分析其基因型，結果顯示這些基因編輯擬轉殖系，皆為sbe3基因刪減表現系統導入的T0轉殖系。經自交取得T1子代。接著序列分析結果發現其發生插入、刪減及SNP等基因編輯情形。經自交取得T2世代種子後，進行抗性澱粉的含量分析，結果發現sbe3擬轉殖系的抗性澱粉含量約為19- 35%，明顯高於TNG67對照組含量的76-140倍 (TNG67含量約0.25%)。本次研究取得sbe3不同區域、不同基因編輯情形的擬轉殖系，同時偵得其所含抗性澱粉含量亦不同。這些材料可進一步用來探討sbe3對偶基因型 (allelic patterns) 在抗性澱粉生合成機制中所扮演的角色。同時，這些擬轉殖系的株型、產量與TNG67相似，亦有機會作為未來新型機能米育種的基礎，未來可調查SBE3於澱粉生合成的路徑所扮演的功能。 四、「農業試驗之統計諮詢服務與資訊化體系研究」 試驗設計與資料分析為農業研究之必要工具。依據國內農業研究人員試驗設計課程需求，辦理相關課程講習，並協助全國農業研究人員試驗設計規劃、試驗資料分析及分析結果解釋等諮詢，以提昇國內農業試驗之效率、準確度與品質。預計執行成果有：(一)建立台灣水稻重要品種生育模式；(二)辦理統計分析相關課程2場，包含統計軟體SASEG及R課程，提昇國內農業研究人員之資料分析的能力和水準；(三)提供50位研究人員有關試驗設計與統計分析諮詢服務；(四)維護、擴增並推廣作物優質生產整合資訊平台，針對農企業、青年農民團體及農民學院，辦理使用者教育訓練之推廣工作。 五、「耐逆境優質稻之開發」 本計畫一、二期共完成35個F1組合、培育26個F2族群、38個F3族群、40個F4族群、291個觀察品系、127個初級產量試驗品系及38個高級產量試驗品系等育種試驗。而設置水田式及旱田式稻熱病圃以檢定各場所新育成水稻品種(系)及雜交後代系統等對稻熱病之抗性反應，水田式病圃擬檢定高級試驗以上品種(系)約150個，旱田式病圃另檢定新育成品系約500個。另檢定高級品系150個對褐飛蝨之危害反應。與育種人員合作培育抗三種稻飛蝨之水稻品種，推廣農民栽植以減少農藥使用，以及瞭解新育成水稻品種對稻飛蝨之為害反應，提供水稻栽培管理之參考。至於化學誘變方面更培育DT3（TNG83）M5突變品系508個。另亦完成野生稻導入系(FB78-8)，和2個對照品種台農67號與台農82號等為材料，在polyethylene glycol (PEG)模擬乾旱逆境下，耐旱野生稻導入系FB78-8經PEG處理後，APX比活性和GR活性的表現皆顯著高於對照品種台農67號及台農82號，因此推測FB78-8可能因較高的抗氧化能力使產生的過氧化氫累積較少，而具有較高的耐旱性表現。 六、「水稻生殖生長期低溫調適之研究」 本計畫以解析主要水稻栽培品種發生低溫寒害之農藝特性表現，瞭解國內主要栽培水稻品種在生殖生長期受到低溫寒害的危害程度差異並研擬應對之栽培管理技術。 經由開發水稻耐(防)寒害與災後恢復技術，提供稻作栽培使用，當天災發生時，維持稻株生長與稻作生產收穫或抑或減少災害損失，維持稻作生產者收益。 |
計畫年度109 |
計畫類別科技 |
計畫名稱水稻多元化品種之開發 |
計畫編號109農科-7.1.2-農-C1(Z) |
計畫屬性科學技術類 |
研究性質應用研究 |
研究方法自行研究 |
研究領域農藝類 |
研究目的發展農林漁牧（不含食品加工與包裝） |
主管機關農委會農業試驗所 |
執行機關行政院農業委員會農業試驗所 |
計畫主持人吳東鴻 |
中央款12668000 |
配合款0 |
計畫總經費12668000 |
執行成果摘要「水稻多元化品種之開發」之中文摘要：一、「水稻鎘吸收遺傳歧異性與低累積選育模式建立之研究」本研究目的希望運用分子輔助回交技術，將IRRI引入品種具有降低鎘累積量的遺傳組成置換至台灣栽培品種中。首先透過文獻蒐集與資料庫分析鎖定鎘吸收轉運基因並設計功能性標誌，並從SNP-SEEK水稻基因體平台經由國際種原交換作業引入20個潛在低累積基因型種原，而後運用功能性標誌篩檢IRRI引入品種與國內栽培品種對於鎘吸收轉運的遺傳組成，同時搭配水耕試驗，針對鎘吸收性狀調查了解遺傳特性與吸收性的關聯，最後利用分子輔助選種技術選育數個具有低累積性的新品系。 二、「建立野生稻對刺吸式害蟲新抗源之稉稻育種平台」 具刺吸式口器的白背飛蝨及褐飛蝨為水稻栽培上的主要害蟲，選育抗蟲品種為有效且經濟的防治方治策略，野生稻種具為各類病蟲害抗性的重要遺傳資源，為擴大栽培稻對飛蝨抗性的遺傳變異。本計畫透過從野生稻及引進的種源進行白背飛蝨及褐飛蝨之篩選，並建立栽培稻與這些野生稻雜交後裔的穩定導入系(introgression lines)，評估導入系對褐飛蝨及白背飛蝨得抗性表現，以作為品種改良之前置育種材料或定位其抗飛蝨抗性基因，導入這些抗性至優良推品種 ，以提升國內推廣品種之飛蝨抗性，期以降低水稻生產過程之化學藥劑施用量。本年度已篩選出具白背飛蝨抗性種原，從種間雜交導入系篩選出同時具白背飛蝨及褐飛蝨，也完成各及產量比較試驗，主要成果摘要如下: 第一期作完成種間雜交品系的田間篩選與收穫，檢定646個導入系的褐飛蝨檢定，其中抗及中抗計有279個。檢定13個品系對台灣4個地區(彰化、南投、嘉義、台東)褐飛蝨族群的抗性表現，其中3個種間雜交導入系對全部褐飛蝨族群具抗及中抗表現。檢定53個導入系對白背飛蝨的抗性，計有23個導入系具抗及中抗表現。篩選出3個同時具有對不同地區褐飛蝨族群及白背飛蝨的抗性之種間雜交導入系。第二期作持續評估由不同稻種所建立的種間雜交導入系282個品系的褐飛蝨抗性，其中147個導入系具中抗褐飛蝨表現，同時也再度針對上期作具抗飛蝨的品系進行重複性的檢定，分別獲得10個抗褐飛蝨，5個抗白背飛蝨品系，也建立推廣品種與同時抗褐飛蝨白背飛蝨之雜交組。完成第一期作產量比較試驗之資料分析，初級產量試驗174個品系、高級產量比較試驗64個品系、肥料試驗9個品系參試。 三、「建構異源基因表現之水稻分子農場」 本研究利用CRISPR/Cas9技術編輯探討水稻澱粉分支酶 (starch branching enzyme, SBE3, LOC_Os02g32660)功能，sbe3是影響抗性澱粉合成的關鍵基因 (Yang et al., 2012)。前期已完成sbe3基因刪減表現系統的構築，取得6株擬轉殖系。本年度 (109年) 持續將所獲得之擬轉殖系，續以引子組 (gRNA-F、M13-R與hpt-F、hpt-R)，進行PCR分析其基因型，結果顯示這些基因編輯擬轉殖系，皆為sbe3基因刪減表現系統導入的T0轉殖系。經自交取得T1子代。接著序列分析結果發現其發生插入、刪減及SNP等基因編輯情形。經自交取得T2世代種子後，進行抗性澱粉的含量分析，結果發現sbe3擬轉殖系的抗性澱粉含量約為19- 35%，明顯高於TNG67對照組含量的76-140倍 (TNG67含量約0.25%)。本次研究取得sbe3不同區域、不同基因編輯情形的擬轉殖系，同時偵得其所含抗性澱粉含量亦不同。這些材料可進一步用來探討sbe3對偶基因型 (allelic patterns) 在抗性澱粉生合成機制中所扮演的角色。同時，這些擬轉殖系的株型、產量與TNG67相似，亦有機會作為未來新型機能米育種的基礎，未來可調查SBE3於澱粉生合成的路徑所扮演的功能。 四、「農業試驗之統計諮詢服務與資訊化體系研究」 試驗設計與資料分析為農業研究之必要工具。依據國內農業研究人員試驗設計課程需求，辦理相關課程講習，並協助全國農業研究人員試驗設計規劃、試驗資料分析及分析結果解釋等諮詢，以提昇國內農業試驗之效率、準確度與品質。預計執行成果有：(一)建立台灣水稻重要品種生育模式；(二)辦理統計分析相關課程2場，包含統計軟體SASEG及R課程，提昇國內農業研究人員之資料分析的能力和水準；(三)提供50位研究人員有關試驗設計與統計分析諮詢服務；(四)維護、擴增並推廣作物優質生產整合資訊平台，針對農企業、青年農民團體及農民學院，辦理使用者教育訓練之推廣工作。 五、「耐逆境優質稻之開發」 本計畫一、二期共完成35個F1組合、培育26個F2族群、38個F3族群、40個F4族群、291個觀察品系、127個初級產量試驗品系及38個高級產量試驗品系等育種試驗。而設置水田式及旱田式稻熱病圃以檢定各場所新育成水稻品種(系)及雜交後代系統等對稻熱病之抗性反應，水田式病圃擬檢定高級試驗以上品種(系)約150個，旱田式病圃另檢定新育成品系約500個。另檢定高級品系150個對褐飛蝨之危害反應。與育種人員合作培育抗三種稻飛蝨之水稻品種，推廣農民栽植以減少農藥使用，以及瞭解新育成水稻品種對稻飛蝨之為害反應，提供水稻栽培管理之參考。至於化學誘變方面更培育DT3（TNG83）M5突變品系508個。另亦完成野生稻導入系(FB78-8)，和2個對照品種台農67號與台農82號等為材料，在polyethylene glycol (PEG)模擬乾旱逆境下，耐旱野生稻導入系FB78-8經PEG處理後，APX比活性和GR活性的表現皆顯著高於對照品種台農67號及台農82號，因此推測FB78-8可能因較高的抗氧化能力使產生的過氧化氫累積較少，而具有較高的耐旱性表現。 六、「水稻生殖生長期低溫調適之研究」 本計畫以解析主要水稻栽培品種發生低溫寒害之農藝特性表現，瞭解國內主要栽培水稻品種在生殖生長期受到低溫寒害的危害程度差異並研擬應對之栽培管理技術。 經由開發水稻耐(防)寒害與災後恢復技術，提供稻作栽培使用，當天災發生時，維持稻株生長與稻作生產收穫或抑或減少災害損失，維持稻作生產者收益。 |