CN101356894A - 一种培育和利用孢子体型水稻不育系的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及孢子体型水稻不育系的培育和利用。本发明利用经研究发现的对孢子体型三系不育系具有好的保持能力的两系不育系S^B和孢子体型三系不育系A及相应保持系B，培育新的孢子体型三系不育系A和两系不育系S；利用对孢子体型三系不育系具有好的保持性的两系不育系S^B和新培育出的具有这种特性的两系不育系S^B与三系不育系测交、回交培育出孢子体型三系不育系A^S及相应保持系S^B；以S^B做父本、A^S做母本，通过自然短日低温或者冷水灌溉繁殖技术，同时繁殖S^B、A^S；以及用通过S^B新培育的A、A^S或S^B配制组合、制种。本发明有机地整合三系法和两系法杂种优势利用的技术、材料基础，有效规避两系杂交稻的制种风险，促进水稻杂种优势利用的发展。

Description

一种培育和利用孢子体型水稻不育系的方法

技术领域

本发明涉及杂种优势的利用，具体涉及水稻三系、两系孢子体型不育系的培育和利用。

背景技术

实践证明，以雄性不育系的培育和利用为基础的水稻杂种优势的利用是提高水稻单产的有效技术途径，包括“三系法”和“两系法”。水稻雄性不育系的类型，根据育种实践和遗传基础，可分为细胞质雄性不育系(CMS)和光、温敏核不育系(PGMS、TGMS)两类；按质核互作的遗传特点，可分为孢子体型不育系和配子体型不育系：前者花粉的育性是受孢子体(产生花粉的植株)的基因型所控制、与花粉(配子体)本身的基因无关，后者花粉的育性直接受配子体(花粉)的基因型所控制、与孢子体(产生花粉的植株)的基因型无关。三系不育系中属于孢子体型不育系类型的不育性较稳定，受外界环境条件的影响小；属于配子体型不育系类型的不育性较易受外界环境条件(如温度变化)的影响，而可表现为花粉败育不彻底。孢子体型三系不育系由于在繁殖和制种时其育性受外界条件的影响小而较安全，故在生产上大面积使用的三系不育系主要是孢子体型不育系。

光、温敏核不育系是孢子体型不育系，虽然其花粉的育性受外界光照长短和温度高低的调控，其花粉的育性却只决定于孢子体(产生花粉的植株)的基因型、而与花粉(配子体)本身的基因型无关。

利用光、温敏核不育两用系(一般用S表示)为基础的两系法杂种优势利用，具有在不育系繁殖程序上的相对简单、配制组合不受恢保关系的影响等优越性。但用易受温度影响出现育性波动的S制种，存在风险。

如何规避两系杂交稻的制种风险、集成“三系法”与“两系法”的优点和育种积累，国内不少科技工作者正在着手进行研究。

如黎世龄等针对两系杂交稻因不育系育性漂移引起的应用风险，借鉴三系杂交稻应用安全性，提出了利用两用核不育系育性漂移的特性，分离、选择具有雄性不育保持能力的高可育品系，回交转育成与原两用不育系遗传背景相同的新型三系不育系，进而构建同一组合既可两系利用又可三系利用的新型杂交稻——双型杂交稻(“双型杂交水稻构建及选育技术探讨”中国种业，2007，10)。黎世龄等提出的以光温敏核不育系作为三系保持系构建双型不育系的思想，是以两用核不育系育性漂移特性为理论依据、以分离和选择“高可育品系”II_s为核心，培育双型不育系和杂交稻的技术；该技术虽然可行，但以“高可育品系II_s”为父本，与不同质源三系不育系测交，筛选具有保持力的细胞质源的可能性相对较小，因为一般的水稻品种、品系，包括光温敏核不育系，对三系不育系是不保的；

专利申请号为200610125044.2的“一种构建水稻孢子体-配子体双重不育系的新方法”的发明专利申请。是利用属于孢子体不育的光、温敏核不育系和属于配子体不育的细胞质不育系及其保持系，来构建既带有孢子体不育基因、又带有配子体不育基因的双重不育系，通过在长日、高温条件下孢子体不育基因和配子体不育基因的双重表达，使不育系育性败育更加彻底，从而解决温度敏感型核不育系受温度影响容易出现育性波动和配子体不育系败育不彻底的问题。该方法使用的细胞质不育系是属于配子体不育的细胞质不育系，由于这种类型的不育系的育性不稳定，迄今生产上实际使用的面积很小。

在申请号为200510060587.6的“从水稻光温敏核不育系获取胞质雄性不育三系的方法”的发明专利申请中，薛庆中提出了利用水稻光温敏核不育系获取胞质雄性不育三系的方法，利用的是普通的光温敏核不育系，要获取的只是胞质雄性不育三系(包括恢复系、不育系及其相应保持系)，且其获得胞质雄性不育三系的效率相对不高，原因同样因为一般的水稻品种、品系，包括光温敏核不育系，对三系不育系是不保的。

因此，如何充分地整合三系、两系育种的积累，兼顾二者的优越性，高效地培育孢子体型不育系，包括分别或者同时培育孢子体型两系、三系不育系，是值得探索的问题。

发明内容

本发明旨在通过对孢子体型三系不育系具有保持性的两系不育系的直接利用，高效地培育、利用新的孢子体型三系、两系不育系，以解决上述问题，并有效地规避两系杂交稻的制种风险。

实现本发明目的的技术方案是，采用对孢子体细胞质雄性不育系具有良好保持性的光、温敏核不育系S^B、孢子体型细胞质雄性不育系及其相应保持系，来培育新的三系、两系孢子体型不育系，进而利用杂种优势。

具体方法为：

1、用对孢子体细胞质雄性不育系具有良好保持性的光、温敏核不育系S^B与孢子体型细胞质雄性不育系的相应保持系B杂交，获得F₁，F₁自交获得F₂或再与其它保持系复交，从F₂或其后代株系选择综合性状、开花习性符合育种目标的正常结实单株，繁殖F₃，长日高温条件下从F₃或其后代株系选择性状理想的不育、可育株或株系。

2.1、从F₃或其后代株系选择的可育株，或者与其它保持系杂交，或者与孢子体型细胞质雄性不育系测交，在F_4-9繁育过程中选择性状理想的保持系株系为父本，以经测交或回交，表现雄性不育的后代为母本，连续进行共约6代以上的成对回交，选育出性状优良、遗传稳定的新三系不育系A及其相应保持系B；参照三系不育系常规繁殖方法繁殖A、B。

2.2、选择F₃或其后代株系中性状理想的不育株，割后再生，短日、低温繁育，自交获得F₄，继续繁育，在F_4-9代中选择优良单株与孢子体型三系不育系测交，在F_5-10代，边选择性状理想的S或S^B株系，边以入选的S或S^B株系为父本，以经测交或回交，表现雄性不育的后代为母本，连续进行6次以上的成对回交，培育出孢子体型三系不育系A^S、两系不育系S^B-A^S的相应保持系。

以育成的S^B做父本、A^S做母本，参照两系不育系和三系不育系的的常规繁殖方法同时繁殖S^B、A^S。

3、用常规方法，以A、S^B或A^S为母本，选配新组合。用三系恢复系R与A、S^B或A^S配制的强优组合，分别用A或A^S与R制种；其他父本与S^B配制的强优组合，以S^B为母本制种：分别参照三系、两系杂交稻一般制种方法制种。新组合用常规方法进行栽培。

以下对本发明做出进一步说明。

本申请发明人经研究发现了对孢子体三系不育系(如野败型细胞质不育系)的不育性具有良好保持性能的水稻两用温敏核不育系S^B，如P88S(湘审稻2006046)。以此为基础提出了利用S^B培育新的三系、两系孢子体不育系，进而利用水稻杂种优势的发明方法。

本发明，为选育新的S、A，用对三系孢子体型不育系A不育性具有良好保持性的两系不育系S^B作为1亲本，保持系B做另1亲本，进行杂交育种：S^B与B的杂交(用S^B×B表示)育种，实际是保持系与保持系的杂交育种。根据育种实践，孢子体型保持系与孢子体型保持系的杂交后代对三系孢子体型不育系一般有保持性。因此，用本申请专利方法培育新三系不育系A及其相应保持系B的机会多、效率高。同理，S^B×B后代中的光、温敏不育株(系)对三系不育系A不育性也具有保持性，因此通过S^B×B及随后的选育，培育出新两系不育系S^B(S)的几率也高。

S^B和A^S的繁殖，参照一般两系杂交水稻光、低温敏型核不育系的自然短日、低温繁种或者冷水处理方法进行。本发明以S^B做父本、A^S做母本，行比可设为2∶6或2∶7，父母本种子分别单独收割。冷水处理繁殖方法：在幼穗发育的第3-6期开始进行冷水串灌，田间串灌水温保持在18-23℃，维持5-15天，到大部分幼穗分化进入6-7期，停止串灌，并采取一般的栽培管理技术措施。繁殖条件下S^B从不育转为可育后，其花粉量足，S^B和A^S的异交习性好，为繁殖、制种获得高产，提供必要条件。

A^S和S^B二者在遗传上，只有控制花粉育性的基因不同，用三系恢复系R与S^B或A^S配制的杂交组合是一样的，理论上可任选S^B或A^S之一与R进行制种，出于制种的安全性和成本考虑，实际用A^S与R来制种。而其它父本(对三系不育系不恢)与S^B配制的强优组合，仍然按照两系制种要求与常规程序用S^B来制种。

用S^B作A^S的保持系，用三系恢复系R与S^B配制组合，并用A^S来取代S^B制种，可以完全避免两系法制种风险、提高种子纯度、降低制种成本。

本发明通过具有保持孢子体型三系不育系不育性的两系不育系S^B来培育新的孢子体型三系、两系不育系，利用新培育的孢子体型两系S^B、三系不育系(A或者A^S)利用杂种优势：能有机地整合现有三系、两系的育种基础，并能有效地规避两系制种风险。

具体实施方式

实施例1：

1)2005年春用资100B株系“78”与P88S杂交，2005年夏长沙种植其F₁，自交得F₂种子。

P88S是具有理想的株叶形态、所配组合优势强、抗倒性好的温敏核不育系。用P88S配制出了超级杂交稻两优293等。资100B是本申请发明人，在导入野生稻DNA获得变异系野威B基础上经复交，培育出的优质抗稻瘟病和分蘖力强的三系保持系；其不育系(野败型)资100A通过湖南省审定(湘审稻2005041)，用其配制出了超级杂交稻组合资优1007。

2)2006年春三亚种植F₂(编号为06H404)，从中选育出性状特别优良的可育单株，2006年长沙夏种植其F₃株系。部分F₃株系(如06C431、06C432、06C404和06C441)中分离出温敏不育株。从这些株系，如编号06C431、06C432，选择优良可育和温敏不育株，部分可育株与资100A测交。入选不育株割后再生，自然低温繁殖种子。

3)2007年春三亚种植F₄，包括06C431、06C432、06C404来源的温敏不育株系“431S”和“404S”、可育株系和它们与资100A的测交F₁。经过镜检、套袋结实性等研究，发现06C431、06C432的可育株与资100A的测交F₁均不育：认为P88S及“431S”和“404S”对孢子体型不育系的不育性可能均具有保持能力。故用P88S与资100A测交，2007年夏，长沙种植F₁。对P88S/资100A的F₁花药镜检，发现F₁花粉败育彻底；花期随机套袋的16个F₁穗，没有发现自交种子：证明P88S对孢子体型三系不育系的不育性确实具有好的保持能力。

4)2006年获得的不育株系“431S”、“404S”等分别于2006秋长沙(P88S/资100B的F₃)、2007年春三亚(F₄)、2007年秋长沙(F₅)、2008年春三亚(F₆)进行低温自交繁育。2008年春三亚分别用“404S”、“431S”的后代株系08H694、08H720、08H733等与“9311”(系超级杂交稻组合两优培九的父本)、四川农业大学培育的蜀恢498等杂交配组。2008年长沙种植这些杂交组合，发现这些组合均表现具有理想的株叶形态和强大的杂种优势。

2008年用08H694、08H720、08H733与蜀恢498等在长沙进行试制。发现08H694、08H720、08H733制种的结实率很高(单穗结实率平均达60％以上、最高可达80％以上)，种子饱满、闭颖好。

“404S”、“431S”的后代株系，如08CS357、08CS347(F₇)等，表现性状基本稳定。具体表现分蘖能力很强，茎粗壮抗倒，剑叶长、直、窄、厚，每穗粒数较多，籽粒大小中，开花习性理想：柱头特别大、外露率很高、花后颖花闭颖性好，可育条件下花粉量大。

5)2008年春三亚用“431S”的后代株系08H720与野败型三系不育系T98A(湖南杂交水稻研究中心培育)测交。2008年夏长沙种植的T98A/08H720(编号08CS365)自交不结实；镜检观察证明其花粉彻底败育：约98％左右为典败、其余2％左右为圆败。选择“431S”的F₇代株系08CS357等与08CS365进行回交；拟随后边繁育、选择后代株系，边用入选株系与回交后代连续进行多代(如6代以上)的成对回交，直至育成A^S型不育系“原1A”(初定名)等及其相应保持系——S^B型两系不育系“原1S”等。

实施例2：

1)2006年夏长沙用P88S/资100B的F₃株系06C432与常德市农业科学研究所培育的金23B杂交，获得杂交种子。

2)2007年春三亚种植06C432/金23B的F₁，随后回内陆繁育F₂，并从中选择大穗、强分蘖、理想株叶型单株。

3)2008年春三亚种植06C432/金23B的F₃(编号08H611)。从中选择3株分蘖力很强、茎粗抗倒、穗大粒多、叶片长直的单株。

4)2008年夏长沙种植F₄。3个F₄株系08CS330、08CS331、08CS332均表现分蘖能力很强，同时穗很大、叶直、开花习性好，且性状趋于稳定。其中08CS330的性状表现尤为突出。从这3个株系选择优良单株与孢子体型三系不育系资100A进行测交，拟随后边选育、边回交。由于08CS330等的3个亲本P88S、资100B及金23B对孢子体型三系不育系的不育性均具有好的保持能力，推测08CS330及其自交后代同样具有好的保持能力，预计到2011年可育成新的孢子体型三系不育系A及其相应保持系B。

Claims (1)

1、一种培育和利用孢子体型水稻不育系的方法，其特征在于：

1)、用对孢子体细胞质雄性不育系具有良好保持性的光、温敏核不育系S^B与孢子体型细胞质雄性不育系的相应保持系B杂交，获得F₁，F₁自交获得F₂或再与其它保持系复交，从F₂或其后代株系选择综合性状、开花习性符合育种目标的正常结实单株，繁殖F₃，长日高温条件下从F₃或其后代株系选择性状理想的不育、可育株或株系；

2.1)、从F₃或其后代株系选择的可育株，或者与其它保持系杂交，或者与孢子体型细胞质雄性不育系测交，在F_4-9繁育过程中选择性状理想的保持系株系为父本，以经测交或回交表现雄性不育的后代为母本，连续进行共约6代以上的成对回交，选育出性状优良、遗传稳定的新三系不育系A及其相应保持系B；参照三系不育系常规繁殖方法繁殖A、B；

2.2)、选择F₃或其后代株系中性状理想的不育株，割后再生，短日、低温繁育，自交获得F₄，继续繁育，在F_4-9代中选择优良单株与孢子体型三系不育系测交，在F_5-10代，边选择性状理想的S或S^B株系，边以S或S^B株系为父本，以经测交或回交，表现雄性不育的后代为母本，连续进行6次以上的成对回交，培育出孢子体型三系不育系A^S、两系不育系S^B-A^S的相应保持系；

以育成的S^B做父本、A^S做母本，参照两系不育系和三系不育系的的常规繁殖方法同时繁殖S^B、A^S；

3)、用常规方法，以A、S^B或A^S为母本，选配新组合：用三系恢复系R与A、S^B或A^S配制的强优组合，分别用A或A^S与R制种；其他父本与S^B配制的强优组合，以S^B为母本制种。