CN1026204C

CN1026204C - 利用多年生雄性不育稻植株生产杂交稻

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Publication number: CN1026204C
Application number: CN91102598A
Authority: CN
Inventors: 李勤修; A·G·卡卢布
Original assignee: Ring Around Products Inc
Current assignee: Ring Around Products Inc
Priority date: 1990-07-11
Filing date: 1991-04-23
Publication date: 1994-10-19
Anticipated expiration: 2006-04-23
Also published as: JPH04229117A; JP3105563B2; ITMI911886A1; IT1250657B; ITMI911886A0; US5304722A; KR920002015A; CN1057941A; US5158879A; KR950014512B1

Abstract

提供了一种经济地生产F₁杂交栽培稻植株(即子一代杂交稻株)的改进方法。种植能够在越冬时保留成活力的新的多年生雌性可育雄性不育稻株，同时种植将在冬季枯死的一年生雌性可育雄性可育恢复系植株。因此有效地省去了在每个生长季节开始时建立所需的雄性不育植株的费用。多年生雄性不育植株上形成的种子能够形成一年生雄性可育F₁杂交栽培稻植株。在优选实例中将另一些性状引入亲本稻株(如所述)，从而进一步提高了F₁种子的产量。

Description

普通栽培稻（Oryza sativa）在世界许多地区都被视为重要的粮食作物。然而，迄今为止，虽然使不同的亲本系进行异花授粉便有可能获得杂种优势，但稻的生产并未从这种杂种优势中显著获益。由于许多主要与稻株的独特形态有关的原因，很难以商业规模达到有控制的稻株的异花授粉。

讨论杂交稻生产的代表性文章有：

（1）“杂交稻-问题和潜力”，J.W.Stansel和J.P.Craigmiles，Rice Journal，69：5，14-15和46页，1966。

（2）“美国杂交稻展望”，H.L.Carnahan，J.R.Erikson，S.T.Tseng和J.N.Rutger，Rice Breeding，菲律宾内湖省国际水稻研究所，603-607页，1972。

（3）“印度杂交稻展望”，M.S.Swaminathan，E.A.Siddig和S.D.Sharma，Rice Breeding，菲律宾内湖省国际水稻研究所，609-613页，1972。

（4）“杂交稻和小麦育种的现状和前景”，S.S.Virmani和Jan B.Edwards，Advances in Agronomy，36：145-214，1983。

（5）“杂交稻简明教程”，袁隆平编，中国湖南科技出版社，1 -168页，1985。

（6）“杂交稻研究和开发的现状”，袁隆平和S.S.Virmani，杂交稻国际讨论会，中国湖南长沙，1-16页加附表，1986。

授予袁隆平的美国专利4，305，225公开了辅助杂交稻生产的技术。例如，为使带花花序更充分地从稻叶鞘中显露出来，可以用生长激素（如赤霉素）喷在雄性不育母本植株上。花序的任何不显露的部分都不能接受花粉亲本的花粉，从而减少了能形成F₁杂交稻的种子的产量。生长激素的应用大大增加了整个过程的成本。

授予J.Neil Rutger等的美国专利4，351，130公开了一种稻的杂交方法，其中雄性授粉植株为隐性遗传的高秆植株。

授予Zoltan Barabas的美国专利3，842，538公开了一种杂交种子生产方法，其中根据颜色把杂交谷粒和纯种谷粒分开。与小麦及类似谷粒不同的是，稻粒有一个外壳，如果脱掉这个外壳，一般就会降低它们在种植时的成活力。

迄今为止，中华人民共和国一直在利用一种劳力高度密集的技术进行稻的生产，这种技术是先在不同的时间把父本和母本稻分别播种在不同的苗床上，然后移植到不同的毗邻区，每周通过观察叶片总数监视其生长，通过水肥管理调节其生长速度，对母本植株施用生长激素如赤霉素以使花序更充分地从叶鞘中抽出，剪掉母本植株的剑叶，如果风力不足，有时要通过一根横跨种植区的绳索的运动来进行手工传粉，有选择地收获能够形成F₁杂交稻植株的种子。

授予Alfonso G.Calub的美国专利4，764，643公开了一种生产普通栽培稻植株的经济上可行的改进方法，其中必要的亲本植株具有某些特殊性状的新组合。这种方法需要使用三个不同的株系，即：（1）细胞质雄性不育稻株;（2）保持系植株，用来使细胞质雄性不育植株的增加成为可能;（3）恢复系植株，用于赋予得到的F₁栽培稻株以雄性可育性。采用保持系植株和一年种植两个亲本植株，增加了杂交稻产品的总成本。本发明构成对这一技术的改进。

另外，在过去的五年中，中国科学家建立了另一种杂交稻生产方法，这种方法常被称作“两系系统”。在这一系统中，光敏遗传性雄性不育稻株与恢复系稻株一同采用。当经历不足约14小时的日照时，光敏稻株的表现与保持系植株相同;当光照超过每天约14小时时，光敏稻株表现出雄性不育性。因此，理论上讲，在春天种植能形成雄性不育稻株的光敏稻株，在秋天能够通过自花授粉形成种子。这样便不必繁琐而耗时地以与保持系植株相邻的均匀种群种植雄性不育植株以增加雄性不育植株并有选择地收获雄性不育植株上形成的种子。但是，应该认识到，这种技术在目前阶段不仅要依靠日照长度，而且受到不可控制的温度波动的显著影响。因此，两系系统的可靠性仍很值得怀疑。

本发明的一个目的是提供一种持续生产能够形成雄性可育F₁栽培稻株的种子的改进方法，该方法能很容易地以商业规模实施。

本发明的一个目的是提供一种持续生产能够产生雄性可育F₁杂交栽培稻株的种子的改进方法，该方法省去了增加种植雄性不育亲本稻株所需种子的年度费用。

本发明的一个目的是提供一种持续生产能够产生雄性可育F₁杂交栽培稻株的种子的改进方法，其中以高效率的方式预备所需的雄性不育亲本植株。

本发明的一个目的是提供一种持续生产能够产生雄性可育F₁杂交栽培稻株的种子的改进方法，其中无需在每个生长季节开始时种植雄性不育亲本植株。

本发明的一个目的是提供一种持续生产能够产生雄性可育F₁杂交栽培稻株的种子的改进方法，其中大大减少了所需要的劳力。

本发明的又一个目的是提供一种持续生产F₁栽培稻株的改进方法，该方法能够以可靠而且经济上可观的方式实施，生产成本显著降低。

本发明的又一个目的是提供一种新的、改进的栽培稻种产品，该产品可用于建立用于生产F₁杂交种子的雄性不育亲本植株。

本发明的另一个目的是提供新的改进的雄性不育栽培稻株，该植株可用于生产F₁杂交种子。

由下列详细说明和所附的权利要求书，上述目的及其他目的以及本发明的范围、性质和利用，对本领域专业人员来说将是显而易见的。

现已发现，一种持续生产能够长成一年生雄性可育F₁杂交栽培稻株的种子的改进方法包括：

（a）在种植区内种植（ⅰ）多年生雌性可育雄性不育稻株的种群和（ⅱ）一年生雌性可育雄性可育稻株的种群，后一种群的植株能够使种群（ⅰ）和种群（ⅱ）杂交产生的下一代植株恢复雄性可育性;

（b）用得自种群（ⅱ）的花粉给种群（ⅰ）授粉，从而在种群（ⅰ）的植株上形成能够形成一年生雄性可育F₁杂交栽培稻株的种子，在种群（ⅱ）的植株上由于自花授粉而形成种子;

（c）收获在种群（ⅰ）和（ⅱ）的植株上形成的种子;

（d）将种群（ⅰ）的植株保留，在基本上不进行灌溉的环境条件下越冬，能保留其大部分成活力，并把种群（ⅱ）的植株暴露在同样条件下使其枯死;

（e）在下一个生长季节内，在种植区内种植另一个一年生雌性可育雄性可育稻株的种群（ⅱ），这些植株能够使由这另一个种群（ⅱ）对种群（ⅰ）中的成活植株授粉而得到的植株恢复雄性可育性;

（f）用得自另一个种群（ⅱ）的植株的花粉给成活种群（ⅰ）的植株授粉，从而在成活种群（ⅰ）的植株上形成能够形成一年生雄性可育F₁杂交栽培稻株的种子;

（g）收获在成活种群（ⅰ）和另一种群（ⅱ）上形成的种子。

所提供的栽培稻种子产品由基本均一的种子集合体组成，这些种子在种植后长出多年生雌性可育细胞质雄性不育稻株，这些植株的柱头几乎完全伸出，其剑叶如不加修剪其向上伸展的最高点一般低于圆锥花序的顶端，从而剑叶在花序顶端之下的定位由隐性基因决定，这些植株能够形成带有显性遗传的遗传标记的种子。

所提供的二元栽培稻种子产品由如下的种子组成，这些种子在种植后长出：（1）多年生雌性可育遗传性雄性不育稻株，其柱头几乎完全伸出，其剑叶如不加修剪其向上伸展的最高点一般低于圆锥花序的顶端，从而剑叶在花序顶端之下的定位由隐性基因决定，这些植株能够形成带有一个显性遗传的遗传标记的种子;（2）植株（1）的多年生保持系植株。

所提供的栽培稻植株表现出多年生习性、雄性不育性、几乎完全伸出的柱头，其剑叶如不加修剪其向上伸展的最高点一般低于花序的顶端，从而剑叶在花序顶端之下的定位由隐性基因决定，这些植株能够形成带有一个显性遗传的遗传标记的种子。

图1表示先有技术中常见的典型一年生细胞质雄性不育籼型稻株的一部分，其中剑叶1在开花期如不加修剪其向上伸展的最高点超过圆锥花序2的顶端，并且约有10-25%或更多的花序被叶鞘3包裹未伸出。低于剑叶1的叶片4也是直立的。

图2表示如图1所示的先有技术中常见的一年生细胞质雄性不育稻株的圆锥花序上一朵典型开放小花的放大示意图。外稃10和内稃11只张开一次，张开的最大角度仅约10-25度，长在较短花柱上的一对柱头12和13未伸出，当外稃10和内稃11永久性地回到其闭合位置时，这对柱头就被包起来。一个典型的雄蕊由花药14和花丝15组成。不产生有生活力的花粉。

图3表示一个典型的适用于本发明优选实施例的多年生细胞质或遗传性雄性不育稻株的一部分，其中剑叶20在开花期呈几乎水平的状态，这是由隐性基团决定的。剑叶20在开花期向上伸展的最高点低于圆锥花序21的顶端。另外，在不使用生长激素时花序21几乎完全从叶鞘22中伸出。剑叶20下面的叶片23是直立的，但它也可以呈不同的状态。在一个优选实例中，还有一个由近乎白色的叶耳24和近乎白色的叶环25组成的营养体标记。

图4表示适用于本发明优选实例的另一种典型的多年生细胞质或遗传性雄性不育稻株的一部分，其中剑叶30在开花期呈下披状态，这是由隐性基因决定的。剑叶30在开花期向上伸展的最高点低于花序31的顶端。另外，花序31在不使用生长激素时几乎完全从叶鞘32中伸出。剑叶30下面的叶片33是直立的，但它也可能呈不同的状态。在一个优选实例中，还有一个由近乎白色的叶耳34和近乎白色的叶环35组成的营养体标记。

图5表示适用于本发明优选实例的另一种典型多年生细胞质或遗传性雄性不育稻株的一部分，其中剑叶40在开花期呈向下弯曲的状态，这是由隐性基因决定的。剑叶40在开花期向上伸展的最高点低于花序41的顶端。另外，花序41在不使用生长激素时几乎完全从叶鞘42中伸出。剑叶40下部的叶片43和44的状态可以有变化。在一个优选实例中，还有一个由近乎白色的叶耳45和近乎白色的叶环46组成的营养体标记。

图6表示适用于本发明优选实例的另一种典型多年生细胞质或遗传性雄性不育稻株的一部分，其中剑叶50在开花期短而几乎直立，这种状态由隐性基因决定。剑叶50在开花期向上伸展的最高点低于花序51的顶端。另外，花序51在不使用生长激素时几乎完全从叶鞘52中伸出。剑叶50下部的叶片53的状态是直立的，但它也可以呈不同的状态。在一个优选实例中，还有一个由近乎白色的叶耳54和近乎白色的叶环55组成的营养体标记。

图7表示适用于本发明优选方案的另一个典型多年生细胞质或遗传性雄性不育稻株的一部分，其中剑叶60在开花期呈倒下垂状态，这是由dd隐性基因决定的。剑叶60在开花期明显下垂到花序61的顶端之下。dd基因造成通常的叶中柄的缺乏，而叶中柄显著影响下垂状态。这种下垂被认为是“倒”下垂，意思是说，剑叶原本呈缠绕状态，叶片的上表面在叶片的端部略朝下而非朝上。另外，这些植株从三叶期到穗分化时倾向于呈现圆茎，而普通稻品种在这一部分倾向于呈现略为扁平的茎。花序61在不使用生长激素时几乎完全从叶鞘62中伸出。剑叶60下部的叶片64的状态也呈倒下垂状态，但它也可以呈不同的状态。在一个优选实例中，还有一个由近乎白色的叶耳66和近乎白色的叶环68组成的营养体标记。

图8表示图3、4、5、6和7中本发明的多年生细胞质或遗传性雄性不育稻株的花序上一朵典型开放小花的放大示意图。外稃70和内稃71张开的最大角度约为45度，但只要长在较长花柱74和75上的柱头72和73几乎完全抽出，并且即使在内稃70和外稃71永久性地回复到其闭合位置时也保持基本外露，内外稃张开的角度也可以更小一些。每朵小花的确切柱头数可能不同。一个典型的雄蕊由花药76和花丝77组成。不产生有生活力的花粉。

图9表示一个适用于本发明方法的优选实例的典型一年生雌性可育雄性可育恢复系稻株的一部分。剑叶80在开花期长且直立，其向上伸展的最高点超过花序81的顶端。剑叶80在开花期的状态由显性基因决定。花序81在不使用生长激素时几乎完全从叶鞘82中伸出，但是花序并非必须象所画的那样几乎完全伸出。剑叶80下部的叶片83的状态也是直立的，但它也可以呈不同的状态。在这个优选实施例中，还有一个由近乎紫色的叶耳85和近乎紫色的叶环86组成的营养体标记。

图10表示图9的特别适用于本发明方法的优选一年生雌性可育雄性可育恢复系稻株的花序上一朵典型的开放小花的放大示意图。外稃90和内稃91张开的角度约为30-45度，但张开角度也可以更小。一个典型的雄蕊由花药92和花丝93组成。花药最好外伸，这样，即使外稃90和内稃91永久性地回复到其闭合位置时，花药也能保留在外面。花药将散布有生活力的花粉，花粉的育性最好持续较长时间。柱头94和95的定位在本发明方法的操作过程中无关紧要。

图11表示一个优选的能长成一年生雄性可育F₁杂交稻株的带壳稻粒的放大示意图，按照本发明方法可以产生这种稻粒。由外稃100和内稃101组成的稻壳为秆黄色，这是一个显性遗传的性状。

图12表示一个优选的带壳稻粒的放大示意图，此稻粒可以在本发明方法的实施过程中由一年生雌性可育雄性可育恢复系稻株自花授粉产生。由外稃110和内稃111组成的稻壳为金黄色，这是一个隐性遗传的性状。利用机械选种仪可以很容易地将图12的金黄色稻壳与图11的秆黄色稻壳分开。

图13表示可按本发明方法产生的优选带壳稻粒的放大示意图。由外稃120和内稃121组成的稻壳具有容易识别的深褐色纵向条纹122、123、124和125;退化颖片126和127;以及紫色颖尖128。这些性状都是显性遗传的，它们可以单独表现，也可以两个或两个以上组合表现。这些性状可以单独或组合地用作本发明方法中分离种子的依据。

图14表示一个优选带壳稻粒的放大示意图，此稻粒可在本发明方法的实施过程中由一年生雌性可育雄性可育恢复系稻株自花授粉产生。由外稃130和内稃131组成的稻壳比较光滑，没有深褐色纵向条纹。有两个大而空的颖片132和133，没有紫色颖尖。这些性状都是隐性遗传的，可以单独出现，也可以两个或两个以上组合出现。这些性状可以单独或组合地用作本发明方法中分离种子的依据。

图15表示由按本发明方法产生的种子所长成的一年生雄性可育F₁杂交稻株的典型部分。与图3、4、5、6和7的母本植株不同，其剑叶140在开花期向上伸展的最高点超过花序141的顶端，这样就可进行有效的光合作用。但是要注意，F₁杂交稻株的剑叶140向上伸展的程度通常低于图9的一年生雌性可育雄性可育恢复系稻株的剑叶80，因为剑叶定位的显性遗传性状在F₁代通常只得到部分表达。在一个优选实例中，还有一个由近乎紫色的叶耳142和近乎紫色的叶环143组成的营养体标记。

图16表示一种优选的种植方式，借助此方式能够以高产量生产能够长成本发明的多年生雌性可育细胞质雄性不育栽培稻植株的种子。四行多年生雌性可育细胞质雄性不育稻株150（记为CPAL）与两行多年生雄性可育保持系植株152（记为NPBL）间种。植株152的花粉给植株150授粉，有选择地收获植株150上形成的种子，这些种子可在以后实施本发明方法时用于种植。正如以下所讨论的，也可以采用其他种植方式和比例。

图17表示一个优选的种植方式，借助此方式可按本发明的构思生产能够长成一年生雄性可育F₁杂交栽培稻植株的种子。四行多年生雌性可育细胞质雄性不育栽培稻植株160（记为CPAL）与两行一年生雄性可育恢复系植株162（记为AR）间种。植株162的花粉给植株160授粉，并有选择地从植株160上收获能够长成一年生雄性可育F₁杂交栽培稻植株的种子。在下一个生长季节重新种植植株162，并重复上述操作步骤。正如以下所要讨论的，可以采用其他种植方式和比例。

图18表示一个用于建立多年生雌性可育遗传性雄性不育栽培稻植株的优选种植方式，这些植株在下一个生长季节可用来按本发明形成F₁杂交植株。以间隔方式种植植株170（记为GPAL+GPBL）的各小区，每个小区由四行组成，每行都得自本发明的二元种子混合物。这些植株构成具有msms基因型的多年生雌性可育遗传性雄性不育栽培稻植株（GPAL）与它的具有Msms基因型的多年生保持系植株（GPBL）的混合。花期过后，可根据一个或多个遗传标记（例如，GPBL）上剑叶直立，节间距很长，而GPAL上剑叶倒下垂，节间距不太长）从大田中割除或剔除保持系植株（GPBL）。这样便留下了多年生雌性可育遗传性雄性不育栽培稻植株（GPAL）的间隔开的基本均一种群。从这些植株上收获的种子可用于以同样方法建立另一个种植区。此外，也可以在建立多年生雌性可育遗传性雄性不育栽培稻植株的同一年的开花期前割除多年生GPBL植株，而且在种植的第一年就生成能够长出F₁杂交栽培稻植株的种子。

图19表示一个用于按照本发明形成能够长出一年生雄性可育F₁杂交栽培稻植株的种子的优选种植方式，但使用的是按照解释图18时所述的方法产生的雌性可育遗传性雄性不育栽培稻植株180的间隔的基本均一种群。种植两行雄性可育恢复系植株182（记为AR）作为多年生雄性不育植株180的间种小区。植株182上形成的花粉给植株180授粉，并最好有选择地收获植株180上形成的能够长出一年生雄性可育F₁杂交栽培稻植株的种子。正如以下所要讨论的，也可以采用其他种植方式和比例。

迄今为止，栽培稻无论是籼型还是粳型都被认为是一年生作物，这种作物在冬季枯死，因而必须在每个生长季节开始时重新种植。相反，需按本发明构思使用的新的雌性可育雄性不育栽培稻植株具有多年生性状，这种植株如基本不进行灌溉，能够在种植区所经历的冬季环境条件下存活。这种多年生栽培稻植株既可以是籼型，也可是粳型，能够可靠而稳定地形成带有未发育的芽的活秆，这些未发育的芽在冬季保持休眠状态而不丧失生活力。因此，这些芽在春季生长发育成新稻株，这些植株与每年种植能够形成一年生栽培稻植株的种子时所形成的植株类似。这种新的生长通常在春季从秆和花盘起始。在如下所述首次种植后，一般可以靠这些多年生植株在每年春季重新生叶并开花达7年或更多年，优选10年或更多年（例如大约10-15年或更多年）。一般来说，本发明的多年生雌性可育雄性不育栽培稻植株在冬季最寒冷的月份所能承受的平均温度至少低达9℃，优选至少低达5℃。可以理解，粳型栽培稻植株一般比籼型植株能承受更低的温度。

现已发现，需用于本发明的多年生性状是由一系列数量显性基因控制的，如要表达多年生表现型，这些基因必须以多于三个基因的足够浓度存在。随着多年生性状的显性基因被稀释，表现出一年生性状，就象该性状在栽培稻植株中所一直表现的那样。

经验研究已经确定，控制必要的多年生性状的多年生数量基因可以从某些野生稻得到，例如生长在西非的野生稻，这些野生稻在干燥季节休眠时一般具有长时间生存的能力。多年生性状的合适祖先是Oryza longistaminata和宿根性多年生野生稻（Oryza rufipogon），后者是特别优选的来源。这些数量基因可以通过受控的育种程序转移给栽培稻，这种育种程序包括利用至少一次为产生所需的种间转移而设计的过渡杂交，也可利用现有的其他转移技术进行转移，这些技术是植物技术领域的专业人员所了解的，这类技术包括组织培养（体细胞无性系、细胞、花药）、遗传工程、原生质体融合、胚胎拯救等。

按本发明的构思使用的关键性多年生雌性可育雄性不育栽培稻植株所具有的雄性不育性，在本质上或者是细胞质性的，或者是遗传性的。这种细胞质雄性不育性源于细胞质遗传因子，这是熟悉杂交稻生产先有技术的人所熟知的。相反，遗传性雄性不育性仅起源于核基因，这对熟悉杂交稻生产先有技术的人来说也是熟知的。

本发明的多年生细胞质雄性不育栽培稻植株的优选细胞质，可从一年生籼型来源的孢子体系统得到，如WA（野败）、Gam（冈比亚卡）、DW（花粉败育的野生矮稻）、ARC（IRRI系）、L（铅稻）、光身野生稻（Oryza glaberrima）（OG）、矮败（DA）、Birco（BC）、一年生野稻（Oryza nivara）（OV）等，也可以从粳型来源的配子体系统得到，例如BT（Chinsurah Borro Ⅱ）、Teichung Ⅰ（TN1）、宿根性多年生野生稻（rfp）等。也可以选择其他细胞质雄性不育细胞质。这些公众可得到的一年生细胞质雄性不育栽培稻植株的合适来源包括：

L301A，97A，Lemont A，D297A，Zhen Shan 97A，II32A，Xiu Lin A，08A，09A，PMS1，PMS2，PMS3，PMS4，PMS5，PMS6，PMS7，PMS8，PMS9，PMS10，Liu Qian Xin A，Dang Xuan Wan 2A，IR45752A，IR46826A，IR46430A，Shi Jin A，等等。

本发明的优选遗传性雄性不育植株可从现有的一年生遗传性雄性不育栽培稻植株得到。这些植株具有一对控制雄性不育性的隐性msms基因。公众可得到的具有遗传性雄性不育性的具体一年生栽培稻植株有IR36ms、3024A、926A等。这种遗传性不育性及其适当的保持系植株，可以从国际水稻研究所（菲律宾）和设在中国四川省成都市的四川农科院作物科学研究所等处得到。

本发明所选用的恢复系植株本质上为一年生，在暴露于环境条件时不能在种植区过冬。这些恢复系植株供应花粉给多年生雌性可育雄性不育稻株授粉，并能够在下一代恢复这种杂交植株的育性。如果利用细胞质雄性不育性，则这些植株具有正常细胞质（即N细胞质）;如果利用遗传性雄性不育性，则这些植株具有能克服母本雄性不育性的一对显性MsMs基因。所得到的子代为缺乏耐寒性的一年生雄性可育F₁杂交栽培稻植株，因而在冬季枯死。因此，这些恢复系植株还提供一些稀释控制母本多年生性状的数量显性基因的基因，这种稀释作用达到了使F₁子代不再显现多年生性状的必要程度。因此，供给种稻者的种子能够长出他们非常熟悉的一年生栽培稻植株。

用于本发明方法的亲本植株要加以选择，以便至少能发生通常的同期开花。这样，在母本植株的小花处于受粉期时恢复系植株能提供花粉。另外，亲本植株最好具有较为光滑的叶面，使其基本上留不住与其接触的花粉。因此，恢复系植株释放出的花粉有较大的可能到达母本植株的小花。

在一个优选实例中，至少有一个亲本植株具有广亲和性基因，从而有可能用更多品种的亲本进行更广泛的杂交。公众可得到的广亲和性基因的合适来源包括：中华人民共和国的P1868;印度的CP-SL017和CP-SL019;国际水稻研究所的Narin、BPI-176、N22、Moroberekan、Dular、PBMN1、Palawan和Fussa;以及日本的Calotoc、Ketan Nangba和Nekken 1;等等。因此，亲本中最好一个为籼型，另一个为粳型，从而使杂种优势得到提高。

按照本发明的方法，在种植区内同时种植所需的多年生雌性可育雄性不育植株和一年生雌性可育雄性可育栽培稻植株，并使其彼此靠近到能进行授粉的程度，从而成为一个基本随机的群体或使每个亲本成为基本均匀的群体。这些植株通常用常规的栽培稻种植法分行种植。在一个优选实例中，植株分行种植，株距约为6-7英寸，行距约为7-8英寸。另外，以基本均匀的群体种植亲本植株时，这些群体最好呈间种小区的状态，每个小区由一行以上的每种亲本组成，多年生雌性可育雄性不育植株的数目较多。例如，4-10行母本（如所述）可以与2-5行雄性恢复系亲本（如所述）间种。参见图17和19的典型优选种植方式，其中4行母本（如所述）与两行雄性恢复系亲本（如所述）间种。另一种方式是，在以基本随机的群体种植亲本植株时，种植区内一般约有70-95%的植株为多年生雌性可育雄性不育植株，约5-30%的植株为恢复系植株。在以基本随机的群体种植亲本植株时，多年生雌性可育雄性不育植株的比例可以在必要时尽可能增大。

在本发明方法的实施过程中，用一年生雌性可育雄性可育恢复系植株的花粉给多年生雌性可育雄性不育稻株授粉，并使恢复系植株自花授粉。恢复系植株与多年生雄性不育植株之间的花粉传递通常利用风力传送来实现。但也可选择能够传送花粉的其他手段。

在成熟期的适当时间收获多年生雄性不育植株及相邻的恢复系植株上所形成的种子。这种收获可以利用常规的水稻联合收割机来有效地进行。在以基本均匀的群体种植亲本植株时，可以有选择地从每个亲本收获这些植株上形成的种子。也可以混合收获两种亲本植株上形成的种子。如果混合收获种子，则可在收获后视需要根据如下所述的遗传标记进行分离。收获后即将种植区排干。

在接下来的冬季，恢复系植株由于受寒冷环境温度的作用而枯死，而多年生雌性可育雄性不育植株则存活下来并保持休眠状态。在冬季，种植区必须保持基本上没有灌溉，以便在没有能加快枯朽的不利条件的情况下促进休眠。

在下一个生长季节的适当时间，在种植区种植一年生雌性可育雄性可育栽培稻恢复系植株的另一个种群，该种群能够使由存活的多年生雌性可育雄性不育稻株授粉所产生的F₁杂交植株恢复雄性可育性。在下一个生长季节采用的种植方式受到原先在前一生长季节所选择的种植方式的影响。例如，如果恢复系植株原来是以基本均匀的种群种植的，则在下一个生长季节采用基本相同的种植方式。如果恢复系植株原来是以基本随机的种群种植，则最好在下一个生长季节重复这种种植方式。为在采用随机种植方式时得到最佳结果，在休眠态多年生雌性可育雄性不育稻株重新发芽前，整个种植区都进行不超过约10-15厘米的浅耕。这种浅耕可以用齿耙来进行，这种齿耙是一种免耕条播机的圆盘部分或犁刀部分，这种条播机可以是Tye公司（Lockney，Texas 79241，U.S.A.）、John Deere公司、Case International Harvester公司、Massey-Ferguson公司等制造的条播机。发现这种浅耕能进一步促进多年生雌性可育雄性不育亲本植株的秆和花盘基部的新生长。

所得到的亲本植株在下一个生长季节进行授粉，由新种植的恢复系植株向多年生雌性可育雄性不育稻株授粉，而恢复系植株进行自花授粉。用前述方法收获所得到的种子。这些操作步骤至少可以再重复一个生长季节（例如1-10个或更多个生长季节），而无需总是重新种植和重新建立多年生母本植株。这就大大节省了开支。

按照本发明的优选实例，对本发明中所采用的多年生母本植株和恢复系栽培稻植株进一步进行改良（如所述），例如，如美国专利4，764，643所述，以得到另一些性状从而改进杂交的各个方面并造成有效分离种子的可能性。

现有的一年生籼型细胞质雄性不育栽培稻植株一般具有一种如图1所示的不良性状，即花序的一部分包在叶鞘内。粳型细胞质雄性不育栽培稻植株没有这一不良性状。因此，籼稻植株花序上包在叶鞘里那一部分的小花，永远得不到实现异花授粉所需的花粉，从而降低了能够形成F₁杂交稻株的种子的产量。为克服这一缺点，先用技术中有时曾施用生长激素如赤霉素，以促进花序梗生，花序完全伸出。

在本发明的优选实例中，所提供的多年生雌性可育雄性不育稻株可以具有细胞质雄性不育性（例如如图3、4、5、6和7所示），这些稻株所具有的花序在开花期最好不使用生长激素就能几乎完全从叶鞘中伸出，同时具有本文所提到的其他基本性状。因此，花序整个长度上的小花都有机会接受花粉。在籼型细胞质雄性不育植株中引入这种花序几乎完全伸出的性状，可以通过从适当的来源引入这一性状来实现，适当的来源有从杂种Belle Patna/Zenith∥Belle Patna/MOR 500、Satum、Zenith、AS2004、euieui种质（可从加利福尼亚州戴维斯的J.Neil Rutger那里得到上部节间伸长的遗传高秆隐性系80-14549）、IR50eui（国际水稻研究所）、Zhen Shen 97-eui A（中华人民共和国）等中选出的纯系。

另外，以前报道的一年生细胞质雄性不育稻株，其柱头定位倾向于呈现图2所示的常见定位。更具体地说，这些柱头倾向于完全处在给定小花的颖片（即外稃和内稃）内，因此只有在小花开放时的较短时间内（例如约30-120分）才能接受花粉。另外，如图2所示，开花时小花内外稃张开的角度一般只有约10-25度。

按照本发明的优选实例，所提供的多年生雌性可育雄性不育稻株可具有细胞质雄性不育性（例如如图8所示），这些植株具有在开花期几乎完全伸出的柱头。这些柱头即使在内外稃关闭后仍保持基本外露，从而大大延长了可进行授粉的时间，从最多2小时延长到约4-5天。这种柱头伸出现象可归因于长有柱头的花柱的长度和/或柱头的长度。另外，在一个如图8所示的优选实例中，内外稃张开的角度比常见水稻小花的要大，这进一步有助于柱头定位于内外稃之外。在一个特别优选的实例中，内外稃张开的角度约为30-45度。另外，在一个优选实例中，可以选择的多年生雌性可育雄性不育稻株具有比通常的每朵小花2个柱头更多的柱头，因此每朵小花有3-5个或更多的柱头。在多年生雌性可育雄性不育植株中引入柱头几乎完全伸出这一性状，可以这样来实现：用具有柱头伸出性状的植株如宿根性多年生野生稻和/或Oryza longistaminata同栽培稻杂交，进行5或6代选择;同一个具有良好农艺性状的品种杂交，进行5或6代选择;同一个多年生雌性可育雄性不育系杂交，进行5或6代回交;选择具有理想的几乎完全伸出柱头的多年生雌性可育雄性不育植株。过去在粳型栽培稻植株中未见有这种柱头伸出性状的报道。可以从Yeungan University of Gyeongsa，Korea和中国四川农科院提供的粳型栽培品种wx 154，或者从印度克塔克水稻研究所的Ratna x Rajai选系等，得到多雌蕊稻株。

迄今为止，用于杂交稻生产的大多数雄性不育稻株，如不加改变（如图1所示），通常其剑叶向上伸展的最高点超过花序顶端。这种剑叶状态是遗传控制的，并且正如美国专利4，764，643中所讨论的，已证明这种状态对异花授粉所必需的花粉的接受造成了部分障碍。在中华人民共和国以前采用的稻杂交方法中，通常很费力地割去这种剑叶的上部以排除这一对异花授粉的障碍。这种割除过程很费时，费用很高，而且很难达到在割除剑叶的同时不对花序造成伤害的精确程度。最好把多年生雌性可育雄性不育稻株改良成具有不典型的剑叶，使其在开花期无需割除其向上伸展的最高点一般也低于花序的顶端。这种较低的剑叶定位是由隐性基因（即单对隐性基因）决定的。剑叶下面的叶片的定位与剑叶的定位可以是相互独立的，分别受到控制。另外，在一个优选实例中，开花期时多年生雌性可育雄性不育稻株的花序一般其总高度的至少50%伸展到剑叶最高点之上。在没有由剑叶造成的任何实质性障碍的情况下，有可能进行高水平的异花授粉。

在本发明的一个优选实例中，多年生雌性可育雄性不育稻株在开花期具有如图3所示的几乎呈水平状态的剑叶，这是由隐性基因决定的。这一实例中成熟剑叶通常是以约85-90°的角度从稻秆伸出，这一角度是在稻秆与剑叶下表面之间的连接点处测得的。通过同Bonnet Bell或从Labelle/Melrose、CI9363、CI9373、CI9386、CI9406、CI9408、CI9414等中选出的纯系杂交，可以把剑叶几乎水平的性状引入雄性不育母本植株。

在本发明的另一个优选实例中，多年生雌性可育雄性不育稻株在开花期具有如图4所示的呈下披状态的剑叶（即所长出的剑叶与稻秆的夹角通常不超过约80度），这是由隐性基因决定的。所长出的这种下披剑叶与稻秆的夹角一般约为40-80度。通过同Labelle 或从CI9157/G630、CI1658、CI8993、PI229266等中选出的选系杂交，可以把剑叶下披性状引入多年生雌性可育雄性不育母本植株。

在本发明的另一个优选实例中，多年生雌性可育雄性不育稻株在开花期具有如图5所示的呈向下弯曲状态的剑叶，这是由隐性基因决定的。通过与Lebonnet、Brazos、CI12091、CI2971、CI3336、CI4285、CI4286等进行杂交，可以把剑叶向下弯曲性状引入多年生雌性可育雄性不育母本植株。

在本发明的另一个优选实例中，多年生雌性可育雄性不育稻株在开花期具有如图6所示的呈短而几乎直立状态的剑叶，这是由隐性基因决定的。在这个实例中，成熟剑叶短的含义是，尽管剑叶处于直立的、一般是笔直的定位，它仍然没有伸展到和花序顶端一样高。通过与Brachytic Nato和从Brachytic Nato/C57、PI321216、PI321318、PI373832、CI9002等中选出的选系杂交，可以把剑叶短而直立性状引入多年生雌性可育雄性不育母本植株。

在本发明的另一个特别优选的实例中，多年生雌性可育雄性不育稻株在开花期具有如图7所示的呈倒下垂状态的剑叶，这是由dd隐性基因决定的。通过与公众可从国际水稻研究所（菲律宾）得到的RGS20杂交，可以把剑叶倒下垂性状引入多年生雌性可育雄性不育母本。剑叶倒下垂性状特别适用于具有遗传性雄性不育性的多年生雌性可育雄性不育稻株，因为已发现这种性状能够与上述雄性不育性紧密连锁，而且可在如下所述开始建立这种雄性不育植株时进一步用作标记。

最后，本发明的多年生雌性可育雄性不育植株最好具有形成带有显性遗传的遗传标记的种子的能力。这种标记位于稻壳上或其附近。如下所述，借助这种遗传标记能够把能长出雄性可育F₁杂交稻株的种子与父本恢复系植株上由自花授粉形成的种子分开。稻种上面的标记本身不能用于本发明，因为稻种位于有保护作用的稻壳内。如果脱掉这种稻壳露出种子，则稻种长成稻株的能力大大降低。

在一个优选实例中，种子所带有的这种显性遗传的遗传标记是如图11所示的秆黄色稻壳。秆黄色稻壳性状在稻株中是常见的，可通过同下列品种杂交把它引入雄性不育母本植株：Labelle、Lebonnet、Newrex、Della、Starbonnet、Bonnet73、Lemont、Bellemont、Nato、Vista、Saturn、Brazos、Nova 76、Mars、M201、S201、L301、Katy、Rexmont等。

在其他实例中，种子所带有的显性遗传的遗传标记如图13所示，包括内外稃120和121上的独特深褐色纵向条纹122、123、124、125;退化颖片126和127;紫色颖尖128;或其中两个或更多个性状的组合。通过同Ikam Podchee杂交，可以将深褐色纵向条纹性状引入多年生雌性可育雄性不育母本植株。退化颖片可以具有一种独特的颜色，并可通过与Nortai、PI408449、CI5309、紫Starbonnet等杂交，将这一性状引入多年生雄性不育母本植株。可通过与Nortai、Bonnet 73、PI408449、PI321158、PI321161，PI321185、CI9864、CI9865、CI9866等杂交，将紫色颖尖这一性状引入细胞质雄性不育母本植株。

本发明多年生雄性不育植株的种子可以带有的另一些典型的显性遗传标记，包括紫色稻壳、白色稻壳、粗糙/有稃毛稻壳表面及凹陷的内稃。通过与Calrose 76、Earlirose、Colusa、Caloro、Yong Kwang、PI321213、PI321216等杂交，可以将粗糙/有稃毛稻壳表面这一性状引入多年生雌性可育雄性不育母本植株。通过与ECCA-90杂交，可以将内稃凹陷这一性状引入细胞质雄性不育母本植株。

本发明的多年生雌性可育雄性不育稻株还具有至少一个在营养生长期显现的其他标记，这样就容易将母本植株与雄性可育恢复系植株区分开。借助这种标记能容易地证实雄性不育植株的存在，并进一步提高了确定这些植株在给定稻株群体中的大致密度的手段。因此，这种标记为生产能够长出雄性可育F₁杂交稻株的种子的人提供了一种在使用本发明方法之前及其过程中对所需的母本植株进行有效监视的手段。如果需要，可以在杂交种子生产过程的早期采取矫正行动。如果某些植株没有某种标记或标记组合，就可以把这些不需要的植株从田里清除掉。

用于本发明多年生雌性可育雄性不育植株的优选营养体标记是浅色的（如白色、米色、浅绿色、黄色、黄褐色）叶耳和叶环。这些叶耳是倾向于呈镰刀形的小毛毛状附属物，位于叶鞘和叶片连结处的叶环附近。图3、4、5、6和7表示出叶耳和叶环与单个叶片相邻，但实际上，通常这些叶耳和叶环会多次出现在每个稻株的每个叶片连结处。在一个特别优选的实例中，浅色叶耳和叶环几乎为白色，这对大多数栽培稻品种来说是常见的。另外，在不太优选的实例中，也可选择深色（如紫色、红色等）叶耳和叶环。这些紫色叶耳和叶环可得自Arborio及杂种A8∥VEC/G630的选系。可以选择隐性遗传的绿色叶鞘、绿色花序梗和/或绿色叶缘，或者显性遗传的紫色叶鞘、紫色花序梗和/或紫色叶缘。绿色叶鞘、绿色花序梗和/或绿色叶缘在许多栽培稻品种中很常见。紫色叶鞘、花序梗和叶缘可从PI408449、CI5309、杂种Labelle/Melrose∥G630、紫Starbonnet等得到。可以利用柱头颜色（如深色柱头，如紫色或红色柱头对白色柱头）作营养体标记。紫色柱头可以从Nortai、V41A、V20A、Bonnet 73、CI5309、紫Starbonnet、PI408449等得到。红色柱头可以从Lemont、Leah等得到。白色柱头可以从Phi-Gai、Newrex、IR24、R29、CI4285、CI9107、CI9297等得到。另外，可以用有无叶毛作为营养体标记，同样，也可用有无倒下垂叶片作为营养体标记。

在实施本发明的方法时，所采用的一年生雌性可育雄性可育稻株能够恢复多年生雌性可育雄性不育稻株的F₁子代的雄性可育性，同时具有本文提到的其他所需性状，包括能够使F₁子代具有一年生性状。如图9所示，这种父本恢复系植株具有由显性基因决定的通常是长而直立的剑叶，其向上伸展的最高点一般超过花序顶端。通过植物育种或其他手段对已知的栽培稻品种进行改良，使其具有如下所述的种子所带有的隐性遗传的遗传标记，也可以得到上述父本。具有显性遗传的长而直立剑叶的典型市售栽培稻品种包括：Lemont、Bluebelle、Bonnet 73、Bellemont、IR24、IR36、IR54、G630、杂种IR24/Yuang Hsing的选系、杂种LM/G630的选系、Gulfmont、PI160832、PI321215等。

恢复系稻株最好具有与多年生雌性可育雄性不育母本稻株相同的种子上带有的遗传标记，不同的是这种标记在恢复系植株为纯合隐性形式，而在母本植株中为纯合显性形式。例如，如果母本具有如图11所示的秆黄色稻壳，则恢复系植株可具有如图12所示的金黄色稻壳。可以用以下方法把这种金黄色稻壳性状引入恢复系植株：用具有金黄色稻壳的品种与具有秆黄色稻壳的恢复系品种杂交，在F₂代中选择具有金黄色稻壳的植株，回交4-6次，再进行最后选择。具有金黄色稻壳的稻株可从Bluebelle、Dawn、金黄Nato、Kar 398、Dular金黄、Pecos、Kargat 184、CI9002、CI9003、CI9063、CI9122、CI9123等得到。如果母本具有如图13所示的退化颖片，则恢复系植株可具有如图14所示的长而空的颖片或不同颜色的退化颖片。恢复系植株中长而空的颖片的存在，可从Crowley水稻实验站（Crowley，LA，U.S.A.）提供的83N1223得到。如果母本具有紫色颖尖，则恢复系植株可具有几乎白色的颖尖。这种白色颖尖性状可通过与Lebonnet、Bellemont、Newrex、Starbonnet、Brazos、Saturn、Mars等杂交引入恢复系植株。如果母本稻壳上具有深褐色纵向条纹，则恢复系植株可具有没有这种深褐色的稻壳，例如秆黄色稻壳。恢复系植株上这种缺少深褐色稻壳的性状在许多栽培稻品种中很容易得到。

在一个优选实例中，作为恢复系的一年生雌性可育雄性可育稻株还具有至少一个其它标记，这种标记在营养生长期显现，这样就可容易地把恢复系植株与多年生雌性可育雄性不育植株区分开。在每种情况下，恢复系稻株和雄性不育母本植株都具有相同的营养体标记，只不过这种标记是以互补状态存在（即，如果母本中为纯合显性形式，则恢复系亲本中为纯合隐性形式;如果母本中为纯合隐性形式，则恢复系亲本中为纯合显性形式）。例如，在一个如图9所示的优选实例中，恢复系植株将表现出显性遗传的紫色叶耳和紫色叶环。图9中的叶耳和叶环仅在单个叶片附近画出，但实际上叶耳和叶环会多次出现在每个稻株与每个叶片的连接处。

如图10所示，在一个优选方案中，一年生雌性可育雄性可育恢复系稻株还具有完全伸出的花药，因此能够散播花粉。这种花药伸出的含义是当内外稃张开时花药伸到外面。通过与Oryza longistaminata和/或多年生宿根性野生稻杂交，随后进行回交和选择，可以把这种花药伸出性状引入恢复系植株。恢复系植株的柱头最好不伸出，以使异型杂交的可能性降到最低。另外，恢复系植株最好在较长时间内形成大量花粉，而且花粉最好轻而漂浮，以有利于散布。如果恢复系植株的高度普遍等于或高于母本植株，同样会有助于花粉的散布。另外，恢复系植株产生的花粉保持育性的持续时间最好较长。

在本发明的一些实例中，未有选择地收获能够形成一年生雄性可育F₁杂交栽培稻植株的种子，在这些实例中，最好根据种子所带有的遗传标记，把多年生雌性可育雄性不育稻株上形成的能够长出F₁杂交稻株的种子与恢复系植株上形成的种子分开。这种分离最好用机械分选仪进行。例如，可以利用光电选种仪、绒布滚筒、根据种子大小和/或形状进行分选的机械选种仪如Carter圆盘（Carter disks）等。在一个特别优选的实例中，能够长成F₁杂交稻株的种子具有秆黄色稻壳，而恢复系植株上形成的种子具有金黄色稻壳。用ESM国际公司（10621 Harwin Drive，Suite 300，Houston，Texas 77036，U.S.A.）销售的光电选种仪，能够容易地以高速去除带金黄色稻壳的种子。具有秆黄色稻壳的种子可以销售给希望通过杂种优势得到增产的用户。恢复系植株上产生的带金黄色稻壳的种子可以作为普通稻种销售，也可留作下一代的恢复系种植。

如图15所示，利用本发明方法所能生产的一个典型的一年生雄性可育F₁杂交稻株，与其多年生的母本不同，它所具有的剑叶向上伸展的最高点超过花序的顶端。因此促进了F₁代的有效光合作用，进一步提高了栽培稻产量。

在本发明方法的另一个优选实例中，通过以下方法监视所要种子产品的纯度：确定在步骤（a）中用来形成植株（ⅰ）的种子的形成过程中，最初用来形成步骤（a）的植株（ⅰ）的种子是否由于疏忽而混入了在附近的保持系植株上形成的种子。方便的作法可以是，使多年生母本植株（ⅰ）带有隐性遗传的浅色（如几乎白色）叶耳和叶环，使恢复系植株（ⅱ）带有深色（如几乎紫色）叶耳和叶环，种植至少一部分欲形成雄性可育F₁杂交稻株的种子（即一个典型样品），与由保持系植株自花授粉产生的、长成具有浅色叶耳和叶环的不需要的种子相比较，确定其中能够长成带深色叶耳和叶环的一年生雄性可育F₁杂交稻株的种子的大致比例。据此就可准确地标示按本发明方法生产的用于形成F₁杂交稻株的种子的纯度。

正如前面结合图18和19所讨论的，在种植区开始建立多年生雌性可育遗传性雄性不育亲本植株的过程中，需要有一个去除同时产生的不一致植株的步骤，因为一般不可能以纯态供给这种母本植株所需的种子。这一去除植株步骤的必要性可归因于包括所需的多年生雌性可育遗传性雄性不育亲本植株在内的子代植株中所发生的分离现象。遗传性雄性不育母本植株具有msms基因型，这些植株是由具有相同msms基因型的母本植株与具有Msms基因型的授粉植株杂交而形成的。这种杂交同时还产生具有Msms基因型的完全可育植株。这些具有Msms基因型的植株必须在开花期前从用于生产F₁杂交栽培稻种子的种植区中基本除去。可以把适当的标记基因引入msms和Msms植株，以使它们能彼此区分，并能通过去杂或其他手段去除具有Msms基因型的完全可育植株。在一个优选实例中，这些标记为：图7中由与遗传性雄性不育性连锁的隐性基因dd决定的剑叶倒下垂和由隐性基因euieui决定的顶部节间距伸长，相对于由显性基因DD决定的直立剑叶和由隐性基因euieui决定的顶部节间距伸长。发现剑叶倒下垂性状倾向于与遗传性雄性不育性状紧密连锁。发现剑叶倒下垂性状通常在稻株的三叶期开始显现，从而有利于缺少这一性状的Msms保持系植株的去除。还发现，虽然euieui基因既出现在遗传性雄性不育植株（msms）也出现在雄性可育植株（Msms）中，但就顶部节间距伸长程度而言其表达却各不相同。更具体地说，在遗传性雄性不育植株（msms）中，euieui基因使花序伸出，从而使其刚好伸出在剑叶鞘之外。如果没有euieui基因，则将有大约1/4至1/3的花序包在叶鞘内。但在雄性可育植株（Msms）中，euieui基因使花序伸出剑叶鞘约15-20厘米或更长。因此，雄性可育植株（Msms）的总株高常常比所要的不育株（msms）高20至40厘米。在用手工去杂或其他手段去除植株时，两种性状（即剑叶倒下垂和euieui基因的较不充分表达）都可用作保留植株的依据。由于雄性可育植株（Msms）较高，所以在手工去杂时能方便地将其认出，也能在与只接触较高植株的灯芯式除草剂施用器接触后枯死。可以利用这种方法来建立遗传性雄性不育稻株，以供按本发明方法生产第一年的F₁稻。同样，由于雄性可育植株（Msms）较高，可以根据需要在开花期之后立即用机械割草机有效地将其割除。这样便能增加msms A系上形成的种子而不会由于保持系植株上形成的雄性可育种子的存在而过度地被稀释。

本发明提供了一种高效改良途径用于持续生产能够长出一年生雄性可育F₁杂交栽培稻植株的种子，其中表现出了有价值的杂种优势。所得到的F₁栽培稻杂种能使稻产量提高约10-40%或更高，这取决于所选择的特定亲本植株的配合力。如前面所指出的，如果亲本植株中一个是籼型，另一个是粳型，则可能表现出更大的杂种优势。

提出以下实施例以具体说明本发明。但应该理解，本发明并不局限于实施例中的具体细节。

实施例1

用光身野生稻的Nigeria 31品种作为种质资源。这是一个在1974年前从西非引入中国四川省种植的一个一年生完全可育栽培稻野生品种。从该品种内选择出细胞质雄性不育突变株，使其与一年生完全可育粳型栽培稻株TY29的花粉杂交，以产生一年生细胞质雄性不育子代。使这些子代与记为TY29的轮回亲本回交，并对雄性不育性进行选择。将这种选系与TY29回交，回交二代记为Guang Keng A。然后让作为合适过渡亲本的Guang Keng A植株与野生多年生完全可育的宿根性多年生野生稻的花粉杂交，所产生的植株记为G1-1。这种多年生野生稻亲本缺少根茎，具有完全伸出的柱头，同时还伴有一些不良性状，如易落粒、对光敏感、秆高、种仁红色、芒长、育性下降、叶片长、稻粒品质略差。接着让可育的 G1-1子代与野生多年生Oryza longistaminata的花粉杂交，产生完全可育的多年生F₁植株，记为4020-1。Oryza longistaminata亲本具有很长的柱头及与多年生宿根性野生稻相同的不良性状。4020-1子代表现出抗-8℃的耐寒性，使其与已建立的记为V20B的保持系进行人工杂交，产生F₁植株，然后使F₁植株自交至F₄代，选择出一个记为C205的选系。C205系在用作授粉株时进一步与2597B系（即从4020-1F₁得到的F₃选系）进行人工杂交，以产生具有长柱头和大花序的多年生半矮秆植株，记为7B67。用7B67的F₃选系作母本与29218系杂交，产生的F₁植株记为4312。29218系是由RGS20×C205得到的F₄选系，具有由dd基因决定的剑叶倒下垂性状。记为4312的F₁是细胞质雄性不育性的多年生保持系，具有如图7所示的倒下垂剑叶。接着使这个4312植株与已建立的、记为D297B的细胞质雄性不育保持系（它能够产生高品质稻粒并能高产）杂交，产生的植株记为421B。使含有广亲和性基因的一年生粳型品种P1686与记为610A的植株（从F₁4020-1得到的粳型细胞质雄性不育植株的F₂植株）杂交，得到一个多年生粳型繁殖系，记为32114。使这个多年生32114植株与421B杂交，得到记为9005-9的F₁植株。植株9005-9在用作授粉株时与具有WA细胞质的D297A系杂交，并使F₁与先前的轮回亲本9005-9回交，得到稳定的细胞质雄性不育9005-9系。随着反复回交的进行，9005-9同时自交多代以得到纯合性。到现在为止，9005-9B（Nmsms）处于F₆代，9005-9A（Smsms雄性不育并带有WA细胞质）处于BC₄代。这两种材料都已稳定化，都具有多年生性状，并产生如图7所示的倒下垂叶片、完全伸出的柱头、半透明稻粒、高产潜力、能抗3℃的耐寒性，以及其他改良农艺性状，如不落粒、无芒、无根茎、对光不敏感、矮至中等株高、高度可育性、分蘖良好、叶片短、花序完全伸出等。另外，稻粒具有可作为显性遗传的遗传标记的秆黄色稻壳。

能够形成多年生雌性可育细胞质雄性不育栽培稻植株9005-9A及其多年生雌性可育雄性可育保持系植株9005-9B的种子，按《布达佩斯条约》保藏在美国典型培养物收集处（12301 Parklawn Drive，Rockville，Maryland 20852，U.S.A.），登记号分别为40918和40919。这些种子保藏物在本申请被授予专利后即可得到。但是，不要误认为可得到这些种子就是许可在与任何政府当局根据其专利法或育种者权利法授予的权利相抵触的情况下实施本发明。

这种9005-9A植株可以在实施如本文所述的本发明方法时使用。公众可得到的用于这种多年生雌性可育细胞质雄性不育栽培稻植株的优选恢复系为：中华人民共和国的Min Hui 63、R29和R594，以及菲律宾的IR24和IR26。R594具有可作为隐性遗传的遗传标记的金黄色稻壳。但是能满足本文提到的先决条件的另一些亲本植株也可加以利用，并独立地得到同样有利的结果。

实施例2

使植株4020-1（已在实施例1中讨论过）与栽培稻的一年生Kennong品种杂交。根据多年生性状选择出F₁分离系6015-2，并使其与籼型IR24杂交。然后使得到的F₁植株与IR36ms和926A杂交，将这两种杂交得到的F₁植株自交至F₄代，从这两种杂交的这一代的选系进一步彼此杂交，产生F₁植株，再使这些F₁ 植株自交至F₉代。每一代都根据以下性状进行选择：籼型、由5℃耐寒性证实的多年生性状、无根茎、不落粒性状、完全可育性、无芒、长柱头、白色籽粒、对光反应不敏感、中等株高、短叶片。使这个F₉选系与具有高耐寒性和高产潜力的粳型品种DY-1杂交，得到多年生F₁植株，记为267。使所得的267植株与具有广亲和性基因和高产潜力的粳型品种P1868杂交，得到多年生可育植株，记为8267。使8267植株与具有如图7所示的剑叶倒下垂性状的雌性可育遗传性雌性不育植株d2（得自RGS20×297B）杂交，得到记为d28267的植株，再使该植株自交至F₃代。发现所得的F₂植株中发生了遗传性雄性不育性状与剑叶倒下垂性状（msmsdd），同雄性可育性状与剑叶直立性状（MsmsDd）的分离。使具有倒下垂剑叶和标准顶部节间距的雌性可育遗传性雄性不育F₃植株（msmsddEuiEui），与剑叶直立和顶部节间距伸长的完全可育IR50-eui品种（MsMsDDeuieui）杂交。使所得的F₁植株（MsmsDdEuieui）自交至F₂代，选择具有以下性状的植株：（1）遗传性雄性不育性、多年生性状、如图7所示的倒下垂剑叶、以及顶部节间距伸长（msmsddeuieui），此植株记为GPAL或9005-8717A;（2）完全可育性、多年生性状、剑叶直立、以及花序梗伸长（MsmsDdeuieui），此植株记为GPBL或9005-8717B。应该认识到，euieui基因在雄性可育植株上表达的程度更大，因为已发现此基因的表达与雄性可育性因子紧密连锁。这些基因型在F₃代中得到了证实，它们能够以GPBL或9005-8717B作为GPAL或9005-8717A的保持系而进行双亲本杂交。这种GPAL植株具有完全伸出的柱头、呈图7所示的倒下垂状态的剑叶、以及形成带秆黄色稻壳的稻粒的能力，而秆黄色稻壳可作为显性遗传的遗传标记。

能够长成多年生雌性可育遗传性雄性不育栽培稻植株9005-8717A及其多年生雌性可育雄性可育保持系植株9005-8717B的种子，按《布达佩斯条约》以二元种子混合物形式保藏在美国典型培养物收集处，登记号为40920。这些种子保藏物在本申请被授予专利后即可得到。但是，不要误认为可得到这些种子就是许可在与任何政府当局根据其专利法或育种者权利法授予的权利相抵触的情况下实施本发明。

这些9005-8717A种子可以在实施如本文结合图18和19所述的本发明方法时使用。公众可得到的用于这些多年生雌性可育遗传性雄性不育栽培稻植株的优选恢复系为：可在菲律宾、中华人民共和国和美国得到的IR24、IR26、IR50、97B和D297B。大多数籼型恢复系和大多数美国稻品种也同样可以选用。某些品种如Bluebelle、Dawn和Pecos，具有可作为隐性遗传的遗传标记的金黄色稻壳。满足本文提到的先决条件的另一些亲本植株，可以独立地得到同样有利的结果。

虽然已用优选实例叙述了本发明，但应该理解，可以进行许多变动和修改，这对本领域专业人员来说是显而易见的。这些变动和修改应被认为是在所附的权利要求书的范围内。

Claims

1、一种持续生产能够长成一年生雄性可育F₁杂交栽培稻植株的种子的改进方法，该方法包括：

(a)在种植区内种植(i)多年生雌性可育雄性不育稻株的种群和(ii)一年生雌性可育雄性可育稻株的种群，后一种群的植株能够使种群(i)和种群(ii)杂交产生的下一代植株恢复雄性可育性；

(b)用得自所述种群(ii)的花粉给所述种群(i)授粉，从而在所述种群(i)的植株上形成能够形成一年生雄性可育F₁杂交栽培稻植株的种子，在所述种群(ii)的植株上由于自花授粉而形成种子；

(c)收获在所述种群(i)和(ii)的植株上形成的所述种子；

(d)将所述种群(i)的植株保留，在基本上不进行灌溉的环境条件下越冬，保留其大部分成活力，并使所述种群(ii)的植株暴露在同样条件下使其枯死；

(e)在下一个生长季节内，在所述种植区内种植另一个一年生雌性可育雄性可育稻株的种群(ii)，这些植株能够使由所述另一个种群(ii)对种群(i)中的成活植株授粉而得到的植株恢复雄性可育性；

(f)用得自所述另一个种群(ii)的所述植株的花粉给所述成活种群(i)的所述植株授粉，从而在所述成活种群(i)的所述植株上形成能够形成一年生雄性可育F₁杂交栽培稻植株的种子；

(g)收获在所述成活种群(i)和所述另一个种群(ii)上形成的所述种子。

2、根据权利要求1的持续生产能够长成一年生雄性可育F₁杂交栽培稻植株的种子的改进方法，其中所述多年生雌性可育雄性不育稻株（ⅰ）具有细胞质雄性不育性。

3、根据权利要求1的持续生产能够长成一年生雄性可育F₁杂交栽培稻植株的种子的改进方法，其中所述多年生雌性可育雄性不育稻株（ⅰ）具有遗传性雄性不育性。

4、根据权利要求1的持续生产能够长成一年生雄性可育F₁杂交栽培稻植株的种子的改进方法，其中在步骤（a）和（e）中，以基本随机的群体种植所述植株（ⅰ）和（ⅱ）。

5、根据权利要求1的持续生产能够长成一年生雄性可育F₁杂交栽培稻植株的种子的改进方法，其中在步骤（a）和（e）中，分别以基本均匀的群体种植所述植株（ⅰ）和（ⅱ），并使其彼此接近到能进行授粉的程度。

6、根据权利要求5的持续生产能够长成一年生雄性可育F₁杂交栽培稻植株的种子的改进方法，其中在步骤（c）和（g）中，分别有选择地收获在所述种群（ⅰ）和（ⅱ）上形成的所述种子。

7、根据权利要求1的持续生产能够长成一年生雄性可育F₁杂交栽培稻植株的种子的改进方法，其中步骤（a）和（e）的所述种群（ⅰ）和（ⅱ）中，一个为籼型，另一个为粳型，从而使杂种优势得到提高。

8、根据权利要求1的持续生产能够长成一年生雄性可育F₁杂交栽培稻植株的种子的改进方法，其中在步骤（g）之后将步骤（d）至（g）重复至少一次。

9、一种持续生产能够长成一年生雄性可育F₁杂交栽培稻植株的种子的改进方法，该方法包括：

（a）在种植区内种植：（ⅰ）多年生雌性可育雄性不育稻株的种群，这些植株的柱头几乎完全伸出，花序几乎完全伸出，其剑叶如不加修剪其向上伸展的最高点一般低于所述花序的顶端，从而使所述花序的定位能良好地接受附近植株的花粉，所述剑叶低于花序顶端的定位由隐性基因决定;（ⅱ）一年生雌性可育雄性可育稻株的种群，这些植株能够使由种群（ⅱ）对种群（ⅰ）授粉而产生的下一代植株恢复雄性可育性，并具有由显性基因决定的一般为长而直立的剑叶，剑叶向上伸展的最高点一般超过花序的顶端;

（b）用得自所述种群（ⅱ）的花粉给所述种群（ⅰ）授粉，从而在所述种群（ⅰ）的植株上形成能够形成一年生雄性可育F₁杂交栽培稻植株的种子，在所述种群（ⅱ）的植株上由于自花授粉而形成种子，所述F₁植株具有长剑叶，其向上伸展的最高点一般超过花序顶端，从而可实现有效的光合作用;

（c）收获在所述种群（ⅰ）和（ⅱ）的植株上形成的所述种子;

（d）将所述种群（ⅰ）的植株保留，在基本上不进行灌溉的环境条件下越冬，保留其大部分成活力，并使所述种群（ⅱ）的植株暴露在同样条件下使其枯死;

（e）在下一个生长季节内，在所述种植区内种植另一个一年生雌性可育雄性可育稻株的种群（ⅱ），这些植株能够使由所述另一个种群（ⅱ）对种群（ⅰ）中的成活植株授粉而得到的植株恢复雄性可育性，所述另一个种群（ⅱ）的植株具有由显性基因决定的一般为长而直立的剑叶，其向上伸展的最高点一般超过花序顶端;

（f）用得自所述另一个种群（ⅱ）的所述植株的花粉给所述成活种群（ⅰ）的所述植株授粉，从而在所述成活种群（ⅰ）的所述植株上形成能够形成一年生雄性可育F₁杂交栽培稻植株的种子，所述F₁植株的剑叶向上伸展的最高点一般超过花序顶端，从而可实现有效的光合作用;

（g）收获在所述成活种群（ⅰ）和所述另一个种群（ⅱ）上形成的所述种子。

10、根据权利要求9的持续生产能够长成一年生雄性可育F₁杂交栽培稻植株的种子的改进方法，其中所述多年生雌性可育雄性不育稻株（ⅰ）具有细胞质雄性不育性。

11、根据权利要求9的持续生产能够长成一年生雄性可育F₁杂交栽培稻植株的种子的改进方法，其中所述多年生雌性可育雄性不育稻株（ⅰ）具有遗传性雄性不育性。

12、根据权利要求9的持续生产能够长成一年生雄性可育F₁杂交栽培稻植株的种子的改进方法，其中所述多年生雌性可育雄性不育稻株（ⅰ）上的所述剑叶，呈现由隐性基因决定的倒下垂状态。

13、根据权利要求9的持续生产能够长成一年生雄性可育F₁杂交栽培稻植株的种子的改进方法，其中在步骤（a）和（e）中，以基本随机的群体种植所述植株（ⅰ）和（ⅱ）。

14、根据权利要求9的持续生产能够长成一年生雄性可育F₁杂交栽培稻植株的种子的改进方法，其中在步骤（a）和（e）中，分别以基本均匀的群体种植所述植株（ⅰ）和（ⅱ），并使其彼此接近到能进行授粉的程度。

15、根据权利要求14的持续生产能够长成一年生雄性可育F₁杂交栽培稻植株的种子的改进方法，其中在步骤（c）和（g）中，分别有选择地收获在所述种群（ⅰ）和（ⅱ）上形成的所述种子。

16、根据权利要求9的持续生产能够长成一年生雄性可育F₁杂交栽培稻植株的种子的改进方法，其中步骤（a）和（e）的所述种群（ⅰ）和（ⅱ）中，一个为籼型，另一个为粳型，从而使杂种优势得到提高。

17、根据权利要求9的持续生产能够长成一年生雄性可育F₁杂交栽培稻植株的种子的改进方法，其中在步骤（g）之后将步骤（d）至（g）重复至少一次。

18、根据权利要求9的持续生产能够长成一年生雄性可育F₁杂交栽培稻植株的种子的改进方法，其中所述多年生雌性可育雄性不育稻株（ⅰ）还具有形成带有显性遗传的遗传标记的种子的能力;所述一年生雌性可育雄性可育稻株（ⅱ）还具有在自花授粉后形成带有隐性遗传的遗传标记的种子的能力;在步骤（c）和（g）中，混合收获在所述种群（ⅰ）和（ⅱ）上形成的所述种子;在步骤（c）和（g）之后立即进行如下的另一个步骤：根据所述遗传标记，基本上把所述植株（ⅰ）上形成的能够长出一年生雄性可育F₁杂交栽培稻植株的种子与所述植株（ⅱ）上由自花授粉形成的种子分开。

19、根据权利要求18的持续生产能够长成一年生雄性可育F₁杂交栽培稻植株的种子的改进方法，其中所述多年生雌性可育雄性不育稻株（ⅰ）具有形成带有秆黄色稻壳形式的显性遗传的遗传标记的种子的能力，所述一年生雌性可育雄性可育稻株（ⅱ）在自花授粉后具有形成带有金黄色稻壳形式的隐性遗传的遗传标记的种子的能力。

20、根据权利要求18的持续生产能够长成一年生雄性可育F₁杂交栽培稻植株的种子的改进方法，其中所述种子分离用光电选种仪进行。

21、根据权利要求9的持续生产能够长成一年生雄性可育F₁杂交栽培稻植株的种子的改进方法，其中所述多年生雌性可育雄性不育稻株（ⅰ）具有隐性遗传的浅色叶耳和叶环，所述一年生雌性可育雄性不育稻株（ⅱ）具有显性遗传的深色叶耳和叶环，它们有助于用肉眼观察来鉴别亲本植株。