CN101176425A - 一种分子标记辅助选择培育抗穗发芽杂交稻不育系的方法 - Google Patents

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一种分子标记辅助选择培育抗穗发芽杂交稻不育系的方法，其步骤是：A.以抗穗发芽品种为供体亲本，以配合力高但易穗发芽的不育系的相应保持系为轮回亲本进行杂交、回交和自交，同时每季也种植供体亲本和轮回亲本；在各分离世代选择中，用RM447、RM3754两个微卫星标记引物进行分子标记辅助选择，回交2～3代再自交5～7代得到若干重点株系；B.将A步得到的重点株系与A步所述的配合力高但易穗发芽的不育系成对回交4～7代；回交过程中，采用与A步相同的分子标记辅助选择方法进行选择；即培育出抗穗发芽杂交稻不育系。该方法能快速有效地选择抗穗发芽材料，减小育种规模，降低育种成本，高效快速地选育出抗穗发芽杂交稻不育系。

Description

一种分子标记辅助选择培育抗穗发芽杂交稻不育系的方法
技术领域
本发明属于水稻分子育种领域，具体涉及一种借助分子标记辅助选择培育抗穗发芽杂交稻不育系的方法。
背景技术
水稻是我国的主要粮食作物之一。发展水稻生产对保障食物安全，维护社会稳定，促进经济增长均具有重大意义。
穗发芽是关系稻米品质和稻种质量的重要农艺性状。在我国南方稻区不育系繁殖、制种过程中，由于赤霉素的广泛使用，加上收获季节的高温高湿，穗发芽率通常在20％～30％，最高可达60％～80％，严重影响杂交稻种子的质量。
穗发芽与水稻休眠性密切相关，为数量性状，受多种因素协同作用，在育种实践中仅依赖表型鉴定筛选穗发芽抗性是困难的。而借助与穗发芽抗性紧密连锁分子标记辅助选择培育抗穗发芽保持系及不育系是解决杂交稻种子穗上发芽问题最经济有效的途径。近年来，较多研究者采用DNA分子标记对穗发芽和休眠性进行数量性状位点定位(QTL)分析，在水稻的12条染色体上均检测到与穗发芽和休眠性相关的数量性状位点。但这些研究检测到的数量性状位点，对表型变异的解释效应较小，难以用于进行分子标记辅助选择。
发明内容
本发明的目的是提供一种分子标记辅助选择培育抗穗发芽杂交稻不育系的方法，该方法能快速有效地选择抗穗发芽材料，减小育种规模，降低育种成本，高效快速地选育出抗穗发芽杂交稻不育系。
本发明解决其技术问题，所采用的技术方案是：一种分子标记辅助选择培育抗穗发芽杂交稻不育系的方法，其步骤是：
A、保持系重点株系的选育以抗穗发芽品种为供体亲本，以配合力高但易穗发芽的不育系的相应保持系为轮回亲本进行杂交、回交和自交，同时每季也种植供体亲本和轮回亲本；
在各分离世代选择中，进行分子标记辅助选择：即用RM447、RM3754两个微卫星标记引物对群体单株和亲本的基因组DNA进行PCR扩增，对扩增产物进行聚丙烯酰胺凝胶电泳，选择群体单株中电泳带型与供体亲本相同的单株，再结合穗发芽鉴定和其它育种目标性状的选择，选择出进行下一代回交或自交的单株；回交2～3代再自交5～7代得到若干重点株系；
B、不育系的选育  将A步得到的重点株系与A步所述的配合力高但易穗发芽的不育系成对回交4～7代；在回交过程中，采用与A步相同的分子标记辅助选择方法进行选择；即培育出抗穗发芽杂交稻不育系。
本发明的分子标记辅助选择使用与穗发芽抗性紧密连锁的SSR引物是通过以下方法发现的：以美国光身稻Lemont为抗穗发芽基因的供体，以中国南方广泛应用的不育系G46A的保持系G46B为轮回亲本进行杂交、回交和自交，F1植株与G46B回交2代并自交构建BC2F5群体，经多代穗发芽抗性鉴定获得G46B的抗穗发芽基因导入系K81。以G46B和K81构建F2群体，测定亲本及F2单株的穗发芽率，并用SSR标记引物进行PCR扩增，构建遗传连锁图，采用复合区间作图法在水稻第8染色体长臂末端检测到主效QTL，对穗发芽表型变异的贡献率达43.04％，命名为qPSR8。该区段共发掘到9个与穗发芽抗性紧密连锁的SSR标记引物(RM3895，RM447，RM3754，RM6948，RM7631，RM6845，RM3120，RM3496，RM477)。其中与qPSR8最近的两个标记为RM447和RM3754，遗传距离分别为1.5cM和4cM。从而选出与穗发芽抗性基因距离最近的两个标记引物RM447和RM3754作为选育过程中分子标记辅助选择时使用的引物。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
在选育过程中采用了与穗发芽抗性紧密连锁的SSR引物RM447和RM3754进行分子标记辅助选择，在5～6叶秧苗期即可采集叶片，在不影响植株正常生长情况下，即可在实验室对穗发芽抗性基因进行直接检测，不受环境条件影响，可在3～5天内获得结果，检测速度迅速，检测准确性高，实验证明其选择准确性可达到80％以上。对于本代植株，检测出的不具抗性基因植株即可拔除；而进行下一代回交或自交的植株，其选择准确性大大提高，所需种植的植株群体大大减少，从而明显降低育种规模，减少育种成本，使育种者能高效快速地选育出抗穗发芽杂交稻不育系。
上述的穗发芽鉴定的具体做法为：抽穗期至收获期用透明塑料薄膜搭建顶棚，棚高2～3米，四周通风透气；记录抽穗期，所有材料于开花后35-40天收获。每株距离穗子基部4～6厘米处随机取3个穗子，立即浸入水中3～5小时，倒掉大部分水，每个三角瓶仅留1厘米深的水，瓶口用塑料薄膜覆盖，置于20℃环境中，7天后种子胚根突破种皮即算作发芽，即得到发芽率。
抽穗期至收获期，植株生长于棚内，方便人工控制其环境湿度及土壤水分，避免气候变化对植株穗发芽特性的影响；取整穗发芽更能反映植株本身的穗发芽特性。这样，鉴定出的植株穗发芽特性更准确有效，进一步提高了育种选择的效率。
下面结合具体的实施方式对本发明作进一步的详细说明。
具体实施方式
实施例
一种分子标记辅助选择培育抗穗发芽杂交稻不育系的方法，其步骤是：
A、保持系重点株系的选育  以抗穗发芽品种美国光身稻Lemont为抗穗发芽基因的供体亲本，以中国南方籼稻区广泛使用的不育系G46A的保持系G46B为轮回亲本进行杂交、回交和自交，同时每季也种植供体亲本和轮回亲本。
在各分离世代选择中，进行分子标记辅助选择：即用RM447、RM3754两个微卫星标记引物(SSR)对群体单株和亲本的基因组DNA进行PCR扩增，对扩增产物进行聚丙烯酰胺凝胶电泳，选择群体单株中电泳带型与供体亲本相同的单株，再结合穗发芽抗性鉴定和其它育种目标性状的选择，选择出进行下一代回交或自交的单株；回交3代再自交5代得到30个重点株系。
其它育种目标性状是指根据育种要求而需要选择的性状，如产量性状、品质性状、抗病虫害性状，其选择与鉴别的方法均为现有技术。保持系重点株系的个数通常为10～100个，如抗穗发芽特性与其它育种目标性状已较多的集中在少数株系上则可选择较少的重点株系，否则应选择较多的重点株系。
本例各分离世代的性状选择时，穗发芽鉴定的具体做法为：抽穗期至收获期用透明塑料薄膜搭建顶棚，棚高2米，四周通风透气；记录抽穗期，所有材料于开花后35～40天收获。每株距离穗子基部5厘米处随机取3个穗子，立即浸入水中4小时，倒掉大部分水，每个三角瓶仅留1厘米深的水，瓶口用塑料薄膜覆盖，置于20℃环境中，7天后种子胚根突破种皮即算作发芽，即得到发芽率。发芽率的具体公式为：穗发芽率(％)＝发芽种子数/供试种子数×100。
B、不育系的选育将A步得到的30个重点株系与不育系G46A成对回交5代；在回交过程中，采用与A步相同的分子标记辅助选择方法进行选择；即培育出优质、高配合力的抗穗发芽杂交稻不育系K1A和K2A。在该过程中，还可同时种植供体亲本(美国光身稻Lemont)及轮回亲本(G46B)；这样在选择时，能够以供体亲本及轮回亲本作为对照，消除不同世代的种植环境及气候变化对穗发芽抗性的影响，从而更好地进行性状选择和鉴别。
本例育成的抗穗发芽不育系K1A和K2A，保持了G46A的产量配合力水平。以其为母本，以现有各种优良恢复系为父本，可育成各种优质、抗病、抗穗发芽杂交种供生产使用。如申请人已利用大面积生产应用的成恢177、成恢727、蜀恢527、绵恢725等恢复系为父本，育成了多个杂交组合，这些杂交组合的结实率为80.27％-85.9％，平均为82.63％。
本发明在实施时，保持系重点植株选育过程中，回交的代数可以为2～3代，自交的代数可以是5～7代，其具体的代数以与田间农艺性状稳定一致为准。
本发明所使用的供体亲本，除了可以是美国光身稻Lemont，还可以是IR64、IR13427、IR1529、博IIB等各种具有抗穗发芽特性的水稻品种。轮回亲本也可以是现有的各种配合力高但易穗发芽的不育系的保持系，如II-32B、803B等。
本发明使用的SSR标记引物RM447、RM3754的序列见下表：
RM447、RM3754序列表
引物名称     正向引物5’→3’     反向引物5’→3’
  RM447     CCCTTGTGCTGTCTCCTCTC     ACGGGCTTCTTCTCCTTCTC
  RM3754     TCGTAGGTGGGGCTAACAAG     CACCCTCTTCTTCCTCCGAC

Claims (2)

1.一种分子标记辅助选择培育抗穗发芽杂交稻不育系的方法，其步骤是：
A、保持系重点株系的选育  以抗穗发芽品种为供体亲本，以配合力高但易穗发芽的不育系的相应保持系为轮回亲本进行杂交、回交和自交，同时每季也种植供体亲本和轮回亲本；
在各分离世代选择中，进行分子标记辅助选择：即用RM447、RM3754两个微卫星标记引物对群体单株和亲本的基因组DNA进行PCR扩增，对扩增产物进行聚丙烯酰胺凝胶电泳，选择群体单株中电泳带型与供体亲本相同的单株，再结合穗发芽抗性鉴定和其它育种目标性状的选择，选择出进行下一代回交或自交的单株；回交2～3代再自交5～7代得到若干重点株系；
B、不育系的选育将A步得到的重点株系与A步所述的配合力高但易穗发芽的不育系成对回交4～7代；在回交过程中，采用与A步相同的分子标记辅助选择方法进行选择；即培育出抗穗发芽杂交稻不育系。
2.如权利要求1所述的一种分子标记辅助选择培育抗穗发芽杂交稻不育系的方法，其特征在于，所述的穗发芽鉴定的具体做法为：抽穗期至收获期用透明塑料薄膜搭建顶棚，棚高2～3米，四周通风透气；记录抽穗期，所有材料于开花后35～40天收获。每株距离穗子基部4～6厘米处随机取3个穗子，立即浸入水中3～5小时，倒掉大部分水，每个三角瓶仅留1厘米深的水，瓶口用塑料薄膜覆盖，置于20℃环境中，7天后种子胚根突破种皮即算作发芽，即得到发芽率。
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