CN100364384C - 从水稻光温敏核不育系获取胞质雄性不育三系的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种杂交水稻育种方法，特别涉及从水稻光温敏核不育系获取胞质雄性不育三系的方法。包括选择光温敏核不育系和优良水稻胞质雄性不育保持系杂交，在长日高温下种植杂交后代剔除光温敏核不育基因，通过胞质不育系测交从杂交后代分离出胞质雄性不育恢复系，以及通过回交和自交同步进行，分别获得水稻胞质雄性不育系和保持系。利用本发明提供的新方法，将光温敏核不育系株型直立、柱头外露率高等优良特性引入保持系，推进了胞质雄性不育系的改良，创建了产生胞质雄性不育系新途径。同时还克服了水稻光温敏核不育系育性易受光温环境影响的缺点，从而有利于提高杂交水稻种子的纯度，增加种子生产的产量。

Description

从水稻光温敏核不育系获取胞质雄性不育三系的方法

技术领域

本发明涉及一种杂交水稻育种方法，更具体地说，本发明涉及一种从水稻光温敏核不育系获取胞质雄性不育三系的方法。

背景技术

随着水稻实用光温敏核不育系培矮64S的育成，以两优培九为代表的一批新选育的籼稻两系杂交水稻开始在生产上较大面积的应用。显示光温敏核不育系中富有很多优良基因，例如：与超高产相关的直立株型，与种子生产相关的柱头外露率，开花习性优良等。但由于光温敏核不育系的育性易受光温环境的影响，杂交水稻种子的纯度和产量受到了严重挑战，也给杂交水稻的可持续增长增加了难度。因而，改良光温敏核不育系的稳定性是两系杂交稻育种的重要课题，与此相比，胞质雄性不育系育性稳定，至今三系法在杂交稻育种中仍占优势地位。

选用优良的保持系是培育水稻胞质雄性不育系的成功关键。然而，水稻雄性不育保持系资源相当贫乏。我国现有的保持系大多数来源于浙江温州农科所选育早籼品种珍汕及其姊妹系，这是明显的例证。究其原因是，多数水稻品种缺乏对水稻胞质雄性不育系保持不育的能力，在转移雄性不育性时，常出现育性逐代恢复现象，最终导致转移不育性失败。同样，光温敏核不育系细胞核内也因存在胞质雄性不育恢复基因，致使光温敏核不育系中所含的优良基因很难实现向胞质雄性不育系的转移。到目前为止国内外尚未见从光温敏核不育材料成功产生保持系和不育系的报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种从水稻光温敏核不育系获取胞质雄性不育三系的方法。

本发明提供了一种从水稻光温敏核不育系获取胞质雄性不育三系的方法，包括以下步骤：

(1)选择光温敏核不育系和优良水稻胞质雄性不育保持系杂交；

(2)在长日高温下种植杂交后代剔除光温敏核不育基因；

(3)通过胞质不育系测交从杂交后代分离出胞质雄性不育恢复系；

(4)通过回交和自交同步进行，分别获得新的水稻胞质雄性不育系和新的胞质雄性不育保持系。

本发明通过与胞质不育系测交，从杂交后代分离出胞质雄性不育恢复系之后，利用同步获得的胞质雄性不育保持系作轮回亲本，进一步转育成新的胞质雄性不育系和新的胞质雄性不育保持系。

本发明进行回交时，镜检败育花粉率在99.7％以上，败育花粉以典败为主。

本发明通过与胞质不育系测交从杂交后代分离出胞质雄性不育恢复系之后，还可以利用此雄性不育恢复系作亲本，进一步选育新的雄性不育恢复系。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明首次从光温敏核不育材料成功获得保持系和不育系，率先完成从水稻两系法核不育系向三系法胞质雄性不育基因的转换。利用本发明提供的新方法，将光温敏核不育系株型直立、柱头外露率高等优良特性引入保持系，推进了胞质雄性不育系的改良，创建了产生胞质雄性不育系新途径。同时还克服了水稻光温敏核不育系育性易受光温环境影响的缺点，从而有利于提高杂交水稻种子的纯度，增加种子生产的产量。

具体实施方式

以下通过实例进一步对本发明进行描述。

本发明中可能涉及术语的定义如下：

雄性不育系：该品系雌蕊正常而雄蕊花粉败育，不能自交结实，育性受细胞质基因或核基因控制。如野败型不育系具有野生稻雄性不育细胞质的不育系，通常用A表示。而光温敏不育系则由核基因控制，通常用S表示。

雄性不育保持系：该品系雌雄蕊发育正常，能自交结实，给不育系授粉后其后代仍保持雄性不育特性，通常用B表示。因而可以通过不育系和其对应的保持系杂交繁衍不育系种子称为繁种。

雄性不育恢复系：该品系雌雄蕊发育正常，给不育系授粉后所产生的杂种一代育性恢复正常，具有较强的优势。通常用R表示。通过不育系和恢复系杂交生产育性正常且具杂种优势的杂交种子，称为制种。

如上所述，应用细胞质不育系生产杂交种子体系中包含了不育系、保持系和恢复系三个系，故称为“三系法”。而应用光温敏核不育系生产杂交种子时，虽然核不育系在长日、高温下表现不育，但在短日、低温下能转换成可育，即光温敏核不育系可通过改变光温环境繁殖后代，因此，可以不用保持系，故称为“两系法”。

花粉类型：

根据败育花粉的表现形态及对1％碘-碘化钾溶液的染色反应可分为典败、圆败、染败、正常四种。典败花粉粒形态不规则、透明不染色，圆败花粉粒圆形透明不染色，染败花粉圆形、轻度染色；正常花粉粒圆形、染成棕黑色。

镜检方法：每株随机选取稻穗颖花，取出花药置于载玻片上，用1％碘-碘化钾液染色，在普通光学显微镜下放大100倍观察并统计上述各类花粉的数目。

本实施例所述方法的遗传分析：

本发明通过以下遗传分析证明从水稻光温敏核不育系产生胞质雄性不育三系的可行性，表1为从水稻光温敏核不育系产生胞质雄性不育三系的解析图，其中G1非光温敏核不育基因(显性)，g1光温敏核不育基因(隐性)，R2胞质雄性不育恢复基因(显性)，r2胞质雄性不育保持基因(隐性)；P(亲本)，F1(杂种1代)，F2(杂种2代)；S(G1G1r2r2)为测交种基因型，S为细胞质不育基因。N为细胞质可育基因。

P	g1g1R<sub>2</sub>R<sub>2</sub>	×	G1G1r2r2
									(光温敏核不育恢复)		(非光温敏核不育保持)
		↓
								F<sub>1</sub>		G1g1R<sub>2</sub>r<sub>2</sub>	(非光温敏核不育恢复)
		↓
								F<sub>2</sub>	g1g1R2_	g1g1r2r2	G1_R2_		G1_r2r2
	(光温敏核不育恢复)	(光温敏核不育系保持)	(非光温敏核不育恢复)		(非光温敏核不育保持)
								长日高温下	不育(淘汰)	不育(淘汰)	可育		可育
			G1_R2_		G1_r2r2
									↓		↓	↓	↓
和S(G1G1r<sub>2</sub>r<sub>2</sub>)测交			S(G1_R2_)		S(G1G1r2r2)
									可育		不育
连续自交并选育				N或S(G1G1R2R2)		N(G1G1r2r2)
										(恢复系R)		(保持系B)
和S(G1G1r2r2)							S(G1G1r2r2)
								连续回交并选育							(胞质雄性不育系A)

表1从水稻光温敏核不育系产生胞质雄性不育三系的解析图

具体实施例1：

(1)选择光温敏核不育系和优良水稻胞质雄性不育保持系杂交

本实施例中通过对水稻光温敏核不育系收集筛选，发现多数光温敏核不育系缺乏胞质雄性不育保持基因。换言之，水稻胞质雄性不育系对现有的胞质雄性不育系具有一定程度的恢复性，本发明从杂交后代中分离出胞质雄性不育恢复系的事实也完全证实了这一点(表1)。

本实施例以湖南杂交水稻中心培育的水稻光温敏核不育系培矮64作供体和胞质雄性不育保持系协青早B杂交，产生杂种F1代和F2代。从F2中选择株型类似培矮64的植株和胞质雄性不育系协青早A回交。

(2)在长日高温下种植杂交后代剔除光温敏核不育基因。

4月初在杭州播种回交后代，使他们在7月(夏季长日高温环境)孕穗、抽穗，选择结实率高的植株，供进一步选育胞质雄性不育保持系和恢复系。遗传分析业已证明，光温敏核不育基因受隐性基因控制，含此基因的植株只能在长日高温下表现不育，因此，利用夏季长日高温环境选种，可在杂种后代中剔除光温敏核不育基因。

(3)通过以胞质不育系测交，从杂交后代分离出胞质雄性不育恢复系。

进一步利用胞质不育系协青早A(大面积应用的不育系)测交鉴定，如：用1％碘-碘化钾液染色法鉴定花粉几乎全部花粉呈蓝色，表明正常可育；种子育性一般在85％-90％以上，这些被测植株可视为含胞质雄性不育恢复基因。本实施例通过多代测交和自交后获得胞质雄性不育恢复系，经测试对其他胞质不育系同样具有恢复力。通过与胞质不育系测交，镜检败育花粉率在99.7％以上，败育花粉以典败为主；隔离种植下自交结实率低于0.1％。柱头外露率高于50％，株型直立。

(4)通过回交和自交同步进行，分别获得水稻胞质雄性不育系和保持系。

通过胞质不育系协青早A测交鉴定，如：用1％碘-碘化钾液染色法鉴定花粉呈不规则型，属典败；如花粉呈圆型，但不染色，则属圆败；这些被测植株均视为含胞质雄性不育保持基因。以往不育系转育，首先要选育稳定的保持系，然后再回交转育不育系，这样育种时间很长，速度较慢。本发明采用同步回交选择法(即实施回交和自交同步进行)，不仅加快了不育系选育进程(约比常规方法快3-4年)，并且可使水稻胞质雄性不育系和保持系分别获得。本实施例经连续观察回交1至4代(BC2F1到BC4F1)花粉育性的变化，败育花粉率均在99.5％以上，保持高不育度，从而成功获得水稻胞质雄性不育系和保持系。

在不育系选育时，除必须有良好而稳定的雄性不育性外；还需具备柱头外露率高、开花习性好、株型直立等优良特性。因此，要重视从杂交后代选择株型直立，柱头外露率高，开花习性优良的雄性不育保持材料。

在连续观察了不同回交世代花粉育性的变化时，为使胞质雄性不育基因有很强保持力，在花粉镜检必须严格，镜检败育花粉率在99.7％以上，败育花粉以典败为主。如发现某些材料正常花粉率和染败花粉率随世代增加有递增倾向，则应予及时淘汰，以减轻工作量。

不育系测交种的选择

鉴于保持系对不同类型CMS不育保持力存在差异。本实施例是采用已在种子生产上大面积应用、不育性较好的协青早A作为测交不育系。

水稻胞质雄性不育系获得之后，可以利用此雄性不育系直接测配组合，选育杂交新组合。

水稻胞质雄性不育保持系获得之后，也可以利用此雄性不育保持系作亲本，进一步配置新组合，选育新的雄性不育系和保持系。

水稻胞质雄性不育恢复系获得之后，还可以利用此雄性不育恢复系作亲本，进一步配置新组合，选育新的雄性不育恢复系，具有株型直立、开花习性优良等特性。其恢复源与现有的恢复系不同。

本发明所选择的光温敏核不育系通常含有胞质雄性不育恢复基因，其光温敏核不育基因通过在长日高温下环境种植杂交后代剔除光温敏核不育基因。

本发明采用同步回交选择法，加快不育系选育进程，并且几乎能同时获得水稻胞质雄性不育系及其相应的保持系。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例子。显然，本发明不限于以上实施例子，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种从水稻光温敏核不育系获取胞质雄性不育三系的方法，包括以下步骤：

(1)选择含胞质雄性不育恢复基因的光温敏核不育系和优良水稻胞质雄性不育保持系杂交；

(2)在长日高温下种植杂交后代剔除光温敏核不育基因；

(3)通过胞质不育系测交从杂交后代分离出胞质雄性不育保持系和胞质雄性不育恢复系；

(4)通过回交和自交同步进行，分别获得新的水稻胞质雄性不育系和新的胞质雄性不育保持系。

2.根据权利要求1所述获取胞质雄性不育三系的方法，其特征在于，通过与胞质不育系测交，从杂交后代分离出胞质雄性不育恢复系之后，利用同步获得的胞质雄性不育保持系作轮回亲本，进一步转育成新的胞质雄性不育系和新的胞质雄性不育保持系。

3.根据权利要求1所述获取胞质雄性不育三系的方法，其特征在于，进行回交时，镜检败育花粉率在99.7％以上，败育花粉以典败为主。

4.根据权利要求1所述获取胞质雄性不育三系的方法，其特征在于，通过与胞质不育系测交从杂交后代分离出胞质雄性不育恢复系之后，还利用此雄性不育恢复系作亲本，进一步选育新的雄性不育恢复系。