CN101889544A

CN101889544A - 一种优质多抗水稻光温敏核不育系的快速培育方法

Info

Publication number: CN101889544A
Application number: CN 201010237988
Authority: CN
Inventors: 游艾青; 胡刚; 刘凯; 李三和; 周雷; 杨国才; 陈志军
Original assignee: Hubei Academy Of Agricultural Sciences Institute Of Food Crops
Current assignee: Hubei Academy Of Agricultural Sciences Institute Of Food Crops
Priority date: 2010-07-28
Filing date: 2010-07-28
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2030-07-28
Also published as: CN101889544B

Abstract

一种优质多抗水稻光温敏核不育系的快速培育方法，该方法先以一号隐性光温敏核不育系为母本和一号显性可育优良常规稻杂交，收获和种植杂种一代种子；以它们为父本与二号隐性光温敏核不育系复交；收获和种植复交一代，从中选出可育株系，在抽穗开花前的花粉单核靠边期取花药，进行花药培养得到稳定的花培株系；通过育性观察，挑选出光温敏核不育花培株系；最后进行育性转化温度鉴定与性状筛选以得到所需的水稻光温敏核不育系。本发明将杂交、复交、花药培养(小孢子培养)、性状筛选等技术进行有机集成，不仅为获得优异的后代材料增加了遗传背景，提高了获得光温敏核不育系的几率，而且周期短、成本低，非常适合于我国水稻育种的实践需要。

Description

一种优质多抗水稻光温敏核不育系的快速培育方法

技术领域

本发明涉及一种水稻光温敏核不育系的培育方法，属于分子细胞植物育种技术领域，尤其涉及一种优质多抗水稻光温敏核不育系的快速培育方法，具体适用于起点温度低、配合力强且优质多抗的光温敏核不育系的快速培育。

背景技术

水稻是世界上最重要的粮食作物之一，是我国一半以上的人口的主食。随着世界人口的不断增加，全球耕地面积逐年减少，自然灾害频发，粮食增长日趋缓慢，粮食安全已经成为国际社会普遍关注的热点问题。我国杂交水稻常年种植面积占水稻种植面积的一半左右，产量超过水稻总产量的60％，我国杂交水稻的选育和应用为我国乃至世界的粮食生产做出了重要的贡献。在耕地面积减少的情况下，提高粮食总产的主要途径还是利用品种更新提高单产，同时随着人民生活水平的不断提高和环保意识加强，对品质和安全性的要求也越来越高，因此迫切需要优质高产多抗的杂交新品种应用于水稻生产。一个优良的不育系可以选配出一系列的优势杂交组合，优良不育系的选育已经成为杂交新品种选育更新的瓶颈。

由于每个水稻材料所携带的优良基因比较有限且或多或少的存在一些不足，因此将不同材料的优良基因组合到一个材料中，使其具有双亲的优良基因，这就是水稻聚合育种并已成为水稻育种的重要内容。目前人们主要通过常规的杂交、回交、分子标记辅助选择以及转基因等途径来实现优良基因的聚合，但常规杂交、回交进行基因聚合育种周期长、工作量大；分子聚合育种和转基因技术虽然可以减少一定的育种工作量，但其不仅花费很高，而且生产上可利用的分子标记和基因也很少。

中国专利授权公告号为CN1264400C，授权公告日为2006年7月19日的发明专利提供了一种超级杂交稻的育种方法，其特点是：选育株型好、配合力强、起点温度低(≤24℃)、稳定不育期长、异交结实率高、适合华南地区光温生态条件的优质籼稻光温敏核不育系GD-1S为母本，以株型好、优质、抗病恢复系广恢122为父本，配制成超级杂交稻组合粤杂122。虽然该种超级杂交稻具有米粒细长、透明度较好、抗稻瘟病能力强、抗白叶枯病能力强的优点，但其在培育过程中，每代都需要进行光温敏育性鉴定，不仅容易受环境和人为因素影响，而且培育效率也较低。

此外，在前人的研究中，一般采用两个光温敏核不育系杂交，然后自交，再在后代中选择新的光温敏核不育系的方法，但是由于光温敏核不育系在可育的条件下花粉很少，因而这种方法中杂交后代花培的效率很低，且不能聚合优良常规品种的性状，因而培育效率也很低，且效果不好。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的育种周期长、花费很高、花培效率很低、易受环境和人为因素影响、培育效率较低的缺陷与问题，提供一种育种周期短、花费较少、花培效率较高、不易受环境和人为因素影响、培育效率较高的优质多抗水稻光温敏核不育系的快速培育方法。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种优质多抗水稻光温敏核不育系的快速培育方法，其特征在于该培育方法依次包括以下步骤：

第一步：以一号隐性光温敏核不育系为母本和一个显性可育常规稻杂交，得到杂交种子；

第二步：种植上述杂交种子，得到杂交一代，并以它们为父本与二号隐性光温敏核不育系复交，得到复交种子；

第三步：种植上述复交种子，得到复交一代，然后在生长出的株系中选择出可育株系；

第四步：先对可育株系在抽穗开花前的花粉单核靠边期取花药，然后进行花药培养，花药培养后得到稳定的H₀代花培株系，再对H₀代花培株系进行光温敏核育性观察以挑选出H₀代光温敏核不育花培株系，然后对其进行割蔸，再在低温可育的条件下收获种子；

第五步：先种植上述步骤收获的种子，然后对生长出的H₁代光温敏核不育花培株系在H₁代进行光温敏育性转化温度鉴定、性状筛选以获得所需的水稻光温敏核不育系。

所述一号隐性光温敏核不育系为配合力高、品质优良、抗稻瘟病和白叶枯病的光温敏核不育系广占63-4S；

所述显性可育常规稻为米质优、生育期适中、抗倒性强、稳产高产的常规稻黄华占或米质达到国标一级、农艺性状优良的香稻品种香5；

所述二号隐性光温敏核不育系为不育起点温度低、农艺性状优良、广亲和、异交特性好、配合力强的光温敏核不育系C815S。

所述第一步的进行时间为第一年夏天，第二步的进行时间为第一年冬天，第三步的进行时间为第二年夏天，第四步的进行时间为第二年冬天，第五步的进行时间为第三年夏天。

所述第五步中的性状筛选包括抗逆性鉴定、农艺性状筛选、品质测试及配合力测定。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、由于本发明一种优质多抗水稻光温敏核不育系的快速培育方法中利用优质常规品种搭桥，先以一号隐性光温敏核不育系为母本和一个显性可育常规稻杂交以得到杂交一代的种子，该种子培育后得到的杂交一代的花粉是完全可育的，再将杂交一代与二号隐性光温敏核不育系复交，从而得到复交一代的种子，该种子培育后得到的复交一代的可育株系的花粉大大增加，这样就解决了以往不育系选育应用花培技术难的问题，同时，利用花培技术，也克服了现有水稻聚合育种年限长的不足。因此本发明不仅花培效率较高，而且育种周期较短。

2、由于本发明一种优质多抗水稻光温敏核不育系的快速培育方法中只需要进行一次光温敏育性鉴定，即对H₀代花培株系(AA，aa)进行光温敏核育性观察以挑选出H₀代光温敏核不育花培株系(aa)，然后对生长出的H₁代光温敏核不育花培株系在H₁代进行光温敏育性转化温度鉴定、性状筛选以获得所需的水稻光温敏核不育系，从而避免了光温敏不育基因在选择过程中被环境和个人因素影响，确保了光温敏育性鉴定的效果。因此本发明不易受环境和人为因素影响，光温敏育性鉴定的效果较好。

3、由于本发明一种优质多抗水稻光温敏核不育系的快速培育方法将杂交、复交、花药培养(小孢子培养)、性状筛选等技术进行有机集成，大大提高了培育效率，能够在三年内获得稳定的聚合了多个优良性状的光温敏核不育系，不仅为获得优异的后代材料增加了遗传背景基础，而且周期短、成本较低，大大增加了获得光温敏核不育系的几率，提高了培育效率，非常适合于我国水稻育种的实践需要。因此本发明不仅培育效率较高、易获得较好的遗传背景基础，而且培育周期较短、成本较低。

附图说明

图1是本发明的培育步骤示意图。

图2是本发明的实施例1的培育步骤示意图。

图中：各株系后缀括号中的字母AA表示显性基因型，Aa表示杂合基因型，aa表示隐性基因型。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明

参见图1-图2，一种优质多抗水稻光温敏核不育系的快速培育方法，该培育方法依次包括以下步骤：

第一步：以一号隐性光温敏核不育系(aa)为母本和一个显性可育常规稻(AA)杂交，得到杂交种子；

第二步：种植上述杂交种子，得到杂交一代(Aa)，并以它们为父本与二号隐性光温敏核不育系(aa)复交，得到复交种子；

第三步：种植上述复交种子，得到复交一代(Aa，aa)，然后在生长出的株系中选择出可育株系(Aa)；

第四步：先对可育株系(Aa)在抽穗开花前的花粉单核靠边期取花药，然后进行花药培养，花药培养后得到稳定的H₀代花培株系(AA，aa)，再对H₀代花培株系(AA，aa)进行光温敏核育性观察以挑选出H₀代光温敏核不育花培株系(aa)，然后对其进行割蔸，再在低温可育的条件下收获种子；

第五步：先种植上述步骤收获的种子，然后对生长出的H₁代光温敏核不育花培株系(aa)在H₁代进行光温敏育性转化温度鉴定、性状筛选以获得所需的聚合多个优良性状的水稻光温敏核不育系(aa)；

上述各株系后缀括号中的字母AA表示光温敏核不育基因的显性基因型，Aa表示杂合基因型，aa表示隐性基因型。

所述一号隐性光温敏核不育系(aa)为配合力高、品质优良、抗稻瘟病和白叶枯病的光温敏核不育系广占63-4S；

所述显性可育常规稻(AA)为米质优、生育期适中、抗倒性强、稳产高产的常规稻黄华占或米质达到国标一级、农艺性状优良的香稻品种香5；

所述二号隐性光温敏核不育系(aa)为不育起点温度低、农艺性状优良、广亲和、异交特性好、配合力强的光温敏核不育系C815S。

其中，各株系后缀括号中的字母AA表示显性基因型，Aa表示杂合基因型，aa表示隐性基因型，H₀代是指花培株系的第一代，H₁代是指花培株系的第二代。

本方法中优良不育系或常规稻的定义是在产量，品质，农艺形状以及抗性等方面在某一点或几点上具有特别突出的优势且其他性状不差，符合当地生产上应用的品种(系)。

本发明的原理说明如下：

两系法杂交稻的发展以光温敏核不育系为基础，与三系法相比，具有如下特点：

①不育系不受恢保关系制约，同一亚种内任何常规稻品种(系)都可作为其恢复系，配组自由，利于亚种间杂种优势的利用，杂交稻组合的产量、米质、抗性等潜在优势更大；

②不育系可一系两用，既能在长日高温的光温条件下花粉表现不育，用于制种，又能在短日低温的光温条件下，花粉转可育，用于繁殖，不需要保持系，生产程序简化，有利于降低种子成本；

③不育性主要受细胞核遗传物质控制，与细胞质无关，可以避免三系杂交稻不育细胞质的负效应和细胞质单一可能带来的潜在危险。

因此，选育不育起点温度低、配合力强且优质多抗的光温敏核不育系对提高当前水稻的生产水平具有十分重要的现实意义，因此本发明以培育优质多抗水稻光温敏核不育系为目标，但目前的光温敏核不育系的选育一般采取常规的杂交自交纯合选择的方法，需要每代都要进行光温敏育性鉴定，容易受环境和人为因素影响，且要求自交世代至少6-8代，稳定慢，效率较低，此外，在前人的研究中，还采用两个光温敏核不育系杂交，然后自交，再在后代中选择新的光温敏核不育系的方法，由于光温敏核不育系可育花粉很少，因而这种方法中杂交后代花培的效率很低，且不能聚合优良常规品种的性状，因而培育效率也很低。

随着花培技术的发展，花培的重要性日益凸显，花药培养的绿苗诱导率得到了极大的提高，但平均也只有1.5％左右，而为了确保筛到合适的材料，花培群体至少得300株左右，那就至少需要2万个花药，不育系的可育花粉数是正常品种的10％左右，如果是用不育系材料做花培，将至少需要20万个花药，因此必须增加可育花粉量。

为了减少光温敏育性鉴定的次数，同时增加花培材料的可育花粉量，本发明利用优质常规品种搭桥，先将一号隐性光温敏核不育系为母本和一个显性可育常规稻杂交以收获杂交一代的种子，而杂交一代的花粉是完全可育的，再将杂交一代与二号隐性光温敏核不育系复交，从而得到复交一代，复交一代培育后的可育株系的花粉大大增加，这样就解决了以往不育系选育应用花培技术难的问题，同时，该种花培后得到的花培株系只需要进行一次光温敏核育性观察即可挑选出需要花培株系，即隐性花培株系，然后再进行光温敏育性转化温度鉴定、性状筛选即可得到所需的水稻光温敏核不育系。

本发明只需要进行一次光温敏育性转换温度鉴定的原理说明如下：

光温敏育性转化温度指的是光温敏核不育系由可育变成不育的临界温度，高于这个温度是不育的，可以进行杂交配组；低于这个临界温度是可育的，可以进行不育系的繁殖。育性转化温度是衡量不育系好坏的最重要指标之一，直接影响该不育系是否在生产上应用推广。不育转化温度过高，不利于杂交组合制种；不育转化温度过低，将给不育系的繁殖造成困难，均不利于水稻杂交种商品化生产。光温敏核不育系的育性转化温度除受到主基因的控制外，还受到很多微效基因的影响。在常规的不育系选育过程中，随着这些不育基因的纯合，不育系的育性转化温度会发生漂移。因此必须每一代都需要进行育性转换温度鉴定，来进行筛选淘汰，这样的话工作量很大，而且有可能最后得到的不育系材料的育性转化温度不合适。本方法中用花培的方法得到的光温敏核不育株系，由于是单倍体加倍，在所有位点都是纯合的，育性转化温度将不再漂变，只需要一次光温敏育性转换温度鉴定就可以知道该不育系的育性转化温度是否适合生产应用。

实施例1：

一种优质多抗水稻光温敏核不育系的快速培育方法，该培育方法依次包括以下步骤：

第一步：第一年夏天，以一号隐性光温敏核不育系(aa)为母本和一个显性可育常规稻(AA)杂交，得到杂交种子；所述一号隐性光温敏核不育系(aa)为配合力高、品质优良、抗稻瘟病和白叶枯病的光温敏核不育系广占63-4S，显性可育常规稻(AA)为米质优、生育期适中、抗倒性强、稳产高产的常规稻黄华占或米质达到国标一级、农艺性状优良的香稻品种香5；

第二步：第一年冬天，种植上述杂交种子，得到杂交一代(Aa)，并以它们为父本与二号隐性光温敏核不育系(aa)复交，得到复交种子；所述二号隐性光温敏核不育系(aa)为不育起点温度低、农艺性状优良、广亲和、异交特性好、配合力强的光温敏核不育系C815S；

第三步：第二年夏天，种植上述复交种子，得到复交一代(Aa，aa)，然后在生长出的株系中选择出可育株系(Aa)；

第四步：第二年冬天，先对可育株系(Aa)在抽穗开花前的花粉单核靠边期取花药，然后进行花药培养，花药培养后得到稳定的H₀代花培株系(AA，aa)，再对H₀代花培株系(AA，aa)进行光温敏核育性观察以挑选出H₀代光温敏核不育花培株系(aa)，然后对其进行割蔸，再在低温可育的条件下收获种子；

第五步：第三年夏天，先种植上述步骤收获的种子，然后对生长出的H₁代光温敏核不育花培株系(aa)在H₁代进行光温敏育性转化温度鉴定、性状筛选以获得所需的水稻光温敏核不育系(aa)，该性状筛选包括抗逆性鉴定、农艺性状筛选、品质测试及配合力测定。

Claims

1.一种优质多抗水稻光温敏核不育系的快速培育方法，其特征在于该培育方法依次包括以下步骤：

第五步：先种植上述步骤收获的种子，然后对生长出的H₁代光温敏核不育花培株系(aa)在H₁代进行光温敏育性转化温度鉴定、性状筛选以获得所需的水稻光温敏核不育系(aa)；

2.根据权利要求1所述的一种优质多抗水稻光温敏核不育系的快速培育方法，其特征在于：

3.根据权利要求1或2所述的一种优质多抗水稻光温敏核不育系的快速培育方法，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的一种优质多抗水稻光温敏核不育系的快速培育方法，其特征在于：所述第五步中的性状筛选包括抗逆性鉴定、农艺性状筛选、品质测试及配合力测定。