CN101524047B - “三层穗法”生产水稻温敏不育系核心种子的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种“三层穗法”生产水稻温敏不育系核心种子的方法，其步骤主要包括选种圃、培育“三层穗”水稻、选标准株、冷水恒温深灌，选取核心株，生产核心种子。本发明还包括再进一步用核心种子生产原种，对原种做种植鉴定、人工气候室鉴定、杂种优势鉴定后，达到技术要求的则作繁殖用种。采用本发明的方法，成本低、程序简单、种子产量高。

Description

“三层穗法”生产水稻温敏不育系核心种子的方法

技术领域

本发明属于农业技术领域，涉及一种农作物种子生产技术，具体涉及一种生产水稻温敏不育系核心种子的方法。

背景技术

自1995年两系法杂交水稻研究基本成功后，两系杂交水稻在我国的种植面积逐年扩大，选育出了多种类型的水稻光温敏不育系和两系杂交稻组合，适应不同稻作区种植的需求，两系组合表现出比三系组合更高的增产优势和稻米品质。

两系法杂交稻是以水稻光温敏核不育基因为遗传工具，培育水稻光温敏不育系来实现的。

光温敏核不育水稻是一种受光温调控的生态遗传类型，其雄性育性不仅受遗传基因控制，而且受外界温光因子的影响，育性表现十分复杂，研究表明“育性转换特性受一对或两对隐性主基因控制，属质量性状，而导致光温敏核不育系不育的起点温度则受微效多基因控制，属数量性状”，因而不育性的表达具有不稳定性，即导致不育系不育的起点温度会随着繁殖世代的增加而发生变化，具有“遗传漂变”现象。

在不育系繁殖过程中，如果按一般常规良种繁育程序的方法选种、留种，不育系群体的不育起点温度将不可避免地逐代升高，导致不育系制种发生育性波动的风险增大，甚至最终导致该不育系因起点温度过高而失去应用价值。

为此袁隆平院士提出了以核心种子生产为关键的水稻光温敏核不育系的提纯方法和原种生产程序。在此生产核心种子方法的基本原则的指导下，目前核心种子生产的普遍做法是在人工气候室控温条件下，设置不育系不育起点温度值的温度，在育性敏感期(幼穗IV-V期)处理6天，开花期花粉镜检，淘汰花粉不育度99.5％以下的单株，当选单株立即刈割再生，再生株置于短日低温下恢复育性，自交结实即为核心种子。十多年来以此方法提纯水稻光温敏不育系确实行之有效，将不育系的不育起点温度基本控制在生产允许的范围内，保证了两系杂交稻的安全制种。

然而该方法在人工气候室处理生产核心种子的成本高(人工气候建设成本和使用成本均高)、核心种子生产量也受限制，随着更多的水稻光温敏不育系应用于生产，以及两系杂交稻推广面积的日益提高，就需要一种低成本、高生产量、操作更简便的方法来生产所需的不育系核心种子。

发明内容

本发明的目的是提供一种成本低、程序简单、产量高的培育水稻温敏不育系核心种子的方法。

为了实现本发明的目的，本发明的“三层穗法”培育水稻温敏不育系核心种子的方法，其包括如下步骤：

1、选种圃：

选种圃应安排在水稻光温敏不育系冷灌繁殖基地或可以人工制备冷水冷灌的地方，选种圃也可以是不育系的株行圃。选择进水、排水方便，肥力均匀一致的田块，采用水稻湿润育秧的方法播种育秧，适当密播，选种圃中不育系植株采用特殊培育方法培育成抽穗期长达10～12天的“三层穗”水稻。

2、选标准株：主穗抽穗前，选择具有该不育系典型性状，整齐一致，有5～8个穗的单株，作为标准株。

3、冷灌：从标准株主穗幼穗VII期初开始，用比不育系不育起点温度低0.5℃的冷水连续恒温深灌(15～20cm)选种圃6天，然后用比不育系不育起点温度低2～3℃的冷水连续冷灌10～15天，直至标准准株第三层分蘖幼穗VI期止；让主穗(第一层穗)发生育性波动，第二层穗(大田第一次分蘖穗)半不育，第三层穗(大田第二次分蘖穗)转可育。

4、花粉镜检与套袋：在标准株的主穗开始开花的1～2天、大田第一次分蘖穗(即第二层穗)的盛花期，即标准株的育性波动期和半不育期，分别取当天能开花的颍花10个以上进行两次花粉镜检；统计分析两次花粉镜检染色花粉率的株间差异及群体分布情况，按标准株数量60％～75％的中选率，确定选择两次镜检染色花粉率均较低的单株作为初选核心株，淘汰染色花粉率较高的单株。同时对初选核心株在第三层穗见穗前全部分株套袋第三层穗(一般有3～5个穗)，以避免不育系单株间串粉或和其他水稻花粉串粉造成生物学混杂。

5、种子成熟后，收取套袋种子，并分株考察种子自交结实率，将自交结实率低于群体结实率众位数20个百分点的初选核心株淘汰，留下的为核心株，得核心种子，每株核心株的核心种子大约有200～300粒，核心种子分株编号分开装袋保存。

本发明的方法，还包括步骤(6)：将步骤(5)得到的核心种子分单株种植成株行圃，进行冷灌繁殖或自然低温繁殖(如选择海南三亚的2月份作为繁殖不育系的育性敏感期)，经鉴定选择后，淘汰有异型株、变异株、结实差(低于群体结实率众位数20个百分点)的株行后，保留的株行种子混收，作为原种。

本发明的方法，还包括步骤(7)：将步骤(6)的原种抽取样品作种植鉴定、人工气候室鉴定、杂种优势鉴定后，达到原种技术标准，即群体整齐一致，种子纯度达到99.9％以上，不育起点温度保持该不育系规定标准的原种则作繁殖用种。

培育“三层穗”选种圃的特殊管理要求为：

考虑到在选种圃选择核心株时，需进行性状典型性鉴定、花粉育性鉴定、核心株冷灌结实核心种子的多重评定，对选种圃的栽培管理要采取特殊措施：湿润水育秧，密播匀播，挑选整齐一致的、带0～1蘖的秧苗在叶龄指数45％～50％时移栽，密度为20×27cm，栽插前施适量底肥，栽后发生第一次分蘖后立即排水晒田，8～10天后复水施肥，培育第二次分蘖穗。第一层穗为主穗和秧田分蘖穗，用于典型性状(含不育性)的鉴定选择，第二层穗为大田早发分蘖穗，比第一层穗迟3～4天抽穗，在育性敏感期(幼穗V期)进行恒温冷水处理，花粉镜检，用于不育起点温度的筛选；第三层穗为大田迟发分蘖穗，比第二层穗迟抽穗5～7天，在育性敏感期(幼穗IV～VI期)进行冷灌处理，能自交结实生产核心种子。

采用本发明的“三层穗法”培育水稻温敏不育系核心种子的方法有如下效果：

1、降低成本、节约能源。人工气候室控温处理生产核心种子的方法成本高，一方面建造一个人工气候需50万元左右，另一方面育性敏感期制冷处理和再生株制冷处理繁殖种子，需要耗费大量的电能，据测算在经人工气候室制冷处理生产核心种子每粒的成本达2～3元。而利用冷水恒温处理的方法生产核心种子的成本要低得多，即使建设一个人工制冷冷水处理池网室也只需15万元左右，如利用水库底层冷水，则只需3～5万元购置抽水机、水管及温控设施，设备运行所耗电量只需人工气候室的1/5甚至更低。

2、简化生产程序。人工气候室处理生产核心种子需对选定的核心株进行刈割再生，对再生苗制冷处理或冷灌处理后结实产生核心种子，而“三层穗法”生产核心种子不需刈割，就在选定核心株原生穗上经冷灌或自然低温后结实种子。

3、生产的核心种子量大。一方面可扩大选种圃种植群体，扩大选择标准株数量，可筛选出更多的核心株；另一方面每一核心株套袋3～4个穗，每个核心株结实的种子量可达200～300粒。

4、对选定的标准株全部套袋，分单株收获选定的核心株种子，可避免不育系单株间串粉或和其他水稻花粉串粉造成生物学混杂，进一步提高核心种子的纯度和保持品种特性。

5、在不育系水稻的育性波动期和半不育期进行两次花粉镜检，可以在更全面了解该不育系群体育性稳定状况的基础上来确定核心株选择的标准，所选定核心株更可靠。

附图说明

图1、培育水稻不育系核心种子及其原种的方法的工艺流程

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1  P88S核心种子与原种生产

2005年，采用湖南杂交水稻研究中心育种专家提供的P88S种子作选种圃用种。

生产基地选择在水温18～20℃，有足够冷水可灌的、进出水方便的、肥力一致的稻田。

选种圃于5月上旬播种，湿润水育秧，按25kg/亩的播种量适当密播匀播，约25天秧龄，即秧苗6.5叶左右时选带0～1个分蘖的长势一致秧苗栽插，密度20×27cm，栽1000株。移栽前选种圃田亩施45％的施复合肥(N∶P∶K＝15％∶15％∶15％)30kg+尿素5kg；在大田第一次分蘖2个后，立即重晒田8天控苗，即移栽后15天复水，亩施尿素12kg+钾肥5kg，培育第三层穗的分蘖。

从主穗幼穗分化VII期初开始，深灌23.5℃的冷水6天，并通过温控设施保持选种圃的水温恒定，从第7天开始，灌水温度降到21～22℃，深灌12天。

在主穗抽穗开始开花的2天内选择标准株450株，进行第一次花粉镜检。对选定的标准株编号，并分株套袋第三层穗3～5穗。

在选留的标准株第二层穗盛花期进行第二次花粉镜检，分析两次花粉镜检结果。各标准株第一次镜检染色花粉率分布为0-20％，其中染色花粉率5％以上的单株占24％，第二次镜检染色花粉率分布为5-85％，其中染色花粉率60％以上的单株占24.5％，按标准株数量70％的中选率，确定核心单株的选择标准为第一次染色花粉率5％以下、第二次染色花粉率60％以下的单株为核心株，初选出核心株328株。

种子80％黄熟时，收取套袋，分株考种结实率。所选定的核心株每株平均结实率为8.6％～64.8％，结实率的众位数为50％～55％，根据结实率结果，将结实率低于25％的单株淘汰，选留结实率25％以上的核心株，选留315个单株，所选定的单株的种子即为核心种子，种子单株分收，每个核心单株收获有200～260粒核心种子。

将核心种子于2006年4月在冷灌繁殖基地分株行种植株行圃1.8亩，用22～23℃的冷水深灌串灌，及时割除淘汰不整齐、有异型株、杂株的株行17个，留下的株行的种子混收即为原种，收获原种287kg。

抽取原种样品500克，于2007年2月中旬在海南三亚播种进行群体一致性、整齐性种植鉴定，并与父本0293配制杂交种子，2007年5月在湖南杂交水稻研究中心人工气候室进行不育起点温度的鉴定、并进行杂交种子的优势鉴定与纯度种植鉴定。鉴定结果为：鉴定群体2000株，整齐一致，高温敏株0％，种子纯度100％，所配杂交组合两优0293种子纯度达到99％，优势与大面积生产的两优0293表现一致。

结果表明所产原种完全保持P88S的典型性状，不育起点温度保持在24℃，且群体育性一致性好，可用于繁殖生产不育系良种。

Claims (6)

1.一种生产水稻温敏不育系核心种子的方法，其特征在于利用“三层穗法”生产水稻温敏不育系核心种子，包括：

1)在选种圃中将温敏不育系水稻培育成抽穗期长达10～12天，至少有主穗即第一层穗，大田第一次分蘖穗即第二层穗和大田第二次分蘖穗即第三层穗的“三层穗”水稻；

2)选择具有温敏不育系典型性状的单株作为标准株；

3)在标准株的育性敏感期，采用比不育系不育起点温度低的冷水深灌标准株；

4)在标准株的主穗即第一层穗、第一次分蘖穗即第二层穗的盛花期，分别取当天能开花的颍花进行两次花粉镜检，按标准株数量60％～75％的中选率，选择两次镜检花粉染色率均低的标准株作为核心株；

5)对初步选定的核心株在第二次分蘖穗见穗前全部分株套袋第三层穗；

6)种子成熟后，收取套袋种子，分株考种套袋的第三层穗自交结实率，将自交结实率低于群体自交结实率众位数20个百分点的初选核心株淘汰，所保留下的为核心株，分株收集核心种子。

2.如权利要求1所述的生产水稻温敏不育系核心种子的方法，其特征在于，还进一步包括将核心种子分单株种植成株行圃，进行冷灌繁殖或自然低温繁殖，经鉴定选择后，淘汰有异型株、变异株、结实差的株行后，保留的株行种子混收，作为原种。

3.如权利要求2所述的生产水稻温敏不育系核心种子的方法，其特征在于，还进一步包括将原种抽取样品作种植鉴定、人工气候室鉴定、杂种优势鉴定后，群体整齐一致、种子纯度达到99.9％以上、起点温度保持该不育系规定标准的原种用作繁殖用种。

4.如权利要求1所述的生产水稻温敏不育系核心种子的方法，其特征在于，选种圃中采用的培育“三层穗”水稻的方法包括：湿润水育秧，密播匀播，挑选整齐一致的、带0～1蘖的秧苗在叶龄指数45％～50％时移栽，密度为20×27cm，栽插前施适量底肥，栽后发生第二层穗后立即排水晒田，8～10天后复水施肥，培育第三层穗。

5.如权利要求1所述的生产水稻温敏不育系核心种子的方法，其特征在于，冷水深灌时期为标准株主穗幼穗VII期初开始至第三层小分蘖幼穗VI期止，采用比不育系不育起点温度低的冷水深灌标准株。

6.如权利要求5所述的生产水稻温敏不育系核心种子的方法，其特征在于，冷水深灌从标准株主穗幼穗VII期初开始，用比不育系不育起点温度低0.5℃的冷水连续恒温深灌选种圃6天，水深15～20cm，然后再用比不育系不育起点温度低2～3℃的冷水连续冷灌10～15天，至标准株第三层小分蘖幼穗VI期止。

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