CN103891608B - 一种高锌杂交水稻三交组合快速育种方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于杂交育种技术领域的一种高锌杂交水稻三交组合快速育种方法。该方法首先选择针对性目标优质、高产、抗病的杂交水稻组合，然后将高锌含量水稻与杂交水稻保持系和恢复系分别杂交、回交，并与杂交水稻不育系成对测交，选育高锌水稻保持系和恢复系，以水稻不育系为母本，与高锌水稻保持系为父本，配制杂合型高锌含量水稻不育系，再以杂合型高锌水稻不育系为母本，高锌水稻恢复系为父本，配制高锌含量杂交水稻三交组合。通过本发明方法育成的高锌含量杂交水稻三交组合具有高锌含量与高产、优质、抗病结合的特性，可以显著缩短高锌杂交水稻的育种时间。
Description
技术领域
本发明属于杂交育种技术领域，具体涉及一种高锌杂交水稻三交组合快速育种方法。
背景技术
微营养在自然界中广泛存在，但人体却不能自身合成，必须在膳食中加以补充。世界近50％的人口受锌微营养缺乏的影响，并且这一趋势仍在不断加剧，微营养已成为影响人类健康的全球性重要因素。据不完全统计，全球不但每年有近80万的儿童因缺锌而致死，而且锌的缺乏也严重影响婴幼儿的智力和发育，给个人、家庭和国家均带来沉重的精神和经济负担。
锌元素主要存在于海产品、动物内脏中，其中以牡蛎含锌最为高，其它食物中含锌量很少。需要特别提醒的是，在大米、面条和面包等主食类食物以及孩子们爱吃的牛奶、蛋类食物以及零食中几乎都没有锌，富含锌的蔬菜和水果也很少。尽管粗粮中锌的含量较高，但由于富含植酸等典型抗营养因子，可消化吸收利用的锌仍然很低。
稻米是世界2/3人口的主食，更是我国、东南亚和南亚人民营养和能量的主要来源。HarvestPlusChallengeProgram(2009-2011)资料表明，在以谷物为主食的国家和地区，锌营养不良非常普遍，其中亚洲61％的人口存在锌摄入量不足的风险。据国际水稻所研究所报道，精米中的锌含量平均仅12mg/kg，与世界卫生组织、联合国粮食组织每日建议膳食摄入量12～15mg(其中男15mg，女12mg)相距甚远。
在该背景下，浙江大学通过诱变选育了锌含量稳定高达30mg/Kg以上的水稻突变体，其精米中的锌含量是普通品种3倍左右。但该突变体粒形很小，产量很低，每亩仅350公斤。由于高锌水稻不育系的选育工作仍有于起步阶段，高锌杂交水稻处于不育系、保持系与恢复系杂交转育阶段，其产量、抗病性、适应性和品质水平与最新育成推广的水稻品种和杂交组合差距很大，导致高锌含量水稻的生产成本与大米价格太高，阻碍了产业化进程。
由于高锌营养水稻育种难度大、科研投入远不及普通高产、优质和抗病水稻育种，迫切需要综合利用水稻育种的最新成果，快速提升高锌含量水稻育种水平。高锌含量杂交水稻的选育和应用，是保持高锌营养特性的同时，快速兼顾高产、优质、抗病性和适应性的关键，是更好推动高锌营养新品种的大面积应用的基础，对改善和解决我国及全球性的锌缺乏具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高锌杂交水稻三交组合快速育种方法，解决目前水稻种子种缺乏锌营养素的问题。
一种高锌杂交水稻三交组合快速育种方法，按照如下步骤进行：
(1)选择针对性目标优质、高产、抗病的杂交籼稻组合不育系A/恢复系R；
所述不育系A/恢复系R为A1/R1的杂交籼稻组合中浙优1号，即不育系中浙A/恢复系航恢570；或者A2/R2的杂交粳稻组合嘉优5号，即不育系嘉335A/恢复系嘉恢125；
(2)高锌含量水稻与杂交水稻保持系杂交、回交，选择成熟时间、植株高矮和开花习性与杂交水稻保持系相似的水稻型优良单株，先检测并留选高锌含量的株系，与相应的水稻不育系成对测交，继续留选可以完全保持A系不育特性的优良株系，再评价农艺性状、品质和抗性，终选高锌含量的水稻保持系；
所述杂交水稻保持系为中浙B或者嘉335B；所述高锌含量的水稻保持系为B1改良的高锌水稻不育系B1+Zinc或者B2改良的高锌的水稻不育系B2+Zinc；
(3)高锌含量水稻与杂交水稻恢复系杂交、回交，选择与杂交水稻恢复系相似的水稻型优良单株，先检测并留选高锌含量的株系，与水稻不育系成对测交，继续留选可以完全恢复对应A系不育特性的优良株系，再评价配合力、品质和抗性，终选高锌含量的水稻恢复系；
所述杂交水稻恢复系为航恢570或嘉恢125；所述高锌含量的水稻恢复系为R1航恢570改良的高锌水稻恢复系航恢570+Zinc或者R2嘉恢125改良的高锌的水稻恢复系嘉恢125+Zinc；
(4)以水稻不育系为母本，与高锌含量的水稻保持系为父本，配制杂合型高锌含量水稻不育系A1/B1+Zinc或A2/B2+Zinc；
所述水稻不育系为中浙A或者嘉335A；所述高锌含量的水稻保持系为B1+Zinc或B2+Zinc；所述杂合型高锌含量水稻不育系A1/B1+Zinc为中浙A/中浙B+Zinc；A2/B2+Zinc为嘉335A/嘉335B+Zinc；
(5)以杂合型高锌含量水稻不育系为母本，高锌含量的水稻恢复系为父本，配制高锌含量杂交水稻三交组合A1/B1+Zinc//R1+Zin或A2/B2+Zinc//R2+Zinc；
所述高锌含量杂交水稻三交组合A1/B1+Zinc//R1+Zinc为中浙A/中浙B+Zinc//航恢570+Zinc；A2/B2+Zinc//R2+Zinc为嘉335A/嘉335B+Zinc//嘉恢125+Zinc。
本发明的有益效果：本发明的方法育成的高锌杂交水稻三交组合在保持高锌含量功能性的同时，有效兼顾了高产、优质、抗病性和适应性；科学综合利用了最新的高产优质抗病杂交水稻新品种和高锌含量水稻的三系法育种材料；杂合型高锌含量水稻不育系的选育，大大缩短了育种时间，不仅免除了普通杂交稻不育系需要连续5-6个世代的转育时间，同时与目前非常有限育成或几乎未有的纯合高锌含量水稻不育系比较，其开花特性、抗病性和适应性水平显著更优，有利于提高繁种和制种的产量，杂交水稻三交组合杂种产量显著更高。
附图说明
图1为本发明高锌杂交水稻三交组合快速育种的方法示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
下述实施例高锌杂交水稻三交组合快速育种的方法示意图如图1所示。
实施例1
实施例1以杂交籼稻中浙优1号为基础的高锌杂交籼稻三交组合的育种方法
本例选择针对性目标优质、高产、抗病的杂交籼稻组合中浙优1号。相应材料中浙A、中浙B、航恢570(可购于浙江勿忘农种业科技有限公司和中国水稻研究所)为杂交籼稻不育系(A1)、保持系(B1)、恢复系(R1)；高锌含量水稻“嘉浙稻1号”，可购于申请单位或浙江大学，系与浙江大学产学研合作通过诱变技术培育的锌含量超过30mg/Kg以上的水稻品种，为普通水稻(一般在15mg/Kg以下)锌含量的2～3倍，已向农业部植物新品种权保护办公室申请保护，申请公告号：CNA010411E。
杂交籼稻保持系中浙B，与高锌含量水稻嘉浙稻1号，杂交、回交2次，在BC2F2群体选择成熟时间、植株高矮和开花习性与中浙B相似的水稻型单株186株，检测并留选高锌含量的株系42个，与中浙A成对测交，继续留选可以完全保持中浙A不育特性的优良株系16个，评价农艺性状、品质和抗性，结合配合力测配，终选高锌含量的优质高产抗病水稻保持系中浙B+Zinc。
杂交籼稻恢复系航恢570，与高锌含量水稻嘉浙稻1号，杂交、回交2次，在BC2F2群体选择与航恢570相似的水稻型单株156个，检测并留选高锌含量的株系38个，与水稻不育系中浙A成对测交，继续留选可以完全恢复中浙A不育特性的优良株系16个，再评价配合力、品质和抗性，终选高锌含量的优质、抗病、配合力强的水稻恢复系航恢570+Zinc。
以水稻不育系中浙A为母本，与高锌含量水稻保持系中浙B+Zinc为父本，配制杂合型高锌含量水稻不育系中浙A/中浙B+Zinc。
以杂合型高锌含量水稻不育系中浙A/中浙B+Zinc为母本，高锌含量水稻恢复系航恢570+Zinc为父本，配制高锌含量杂交籼稻三交组合中浙A/中浙B+Zinc//航恢570+Zinc。
根据三交杂交水稻育种各个环节涉及的水稻材料的特征特性，提供不同时间播种、田间种植管理、开花时间调节、人工辅助授粉、人工去杂等配套技术，保障各种选系及其杂种的种子质量和纯度达到国家相关规定的要求，实现各个育种系和杂交种子的规模化生产。
经大田产量联合品比试验，表明选育的高锌含量杂交水稻三交组合杂种在大田种植时植株高矮和成熟时间略有分离，但变异范围不会明显影响产量和收获时间，其群体产量水平同中浙A与航恢570配制杂种的产量水平相当，比嘉浙稻1号和中浙B+Zinc的产量显著要高，品质和抗性显著更优，与目前生产主推的杂交水稻品种相仿，在正常栽培条件下每亩产量可达520公斤左右。各个品系抗性淀粉含量、产量、品质和抗病性的具体比较见表1。
表1中浙优1号改良品系抗性淀粉含量、产量、品质和抗病性比较
实施例2以杂交粳稻嘉优5号为基础的高锌杂交粳稻三交组合的育种方法
本例选择针对性目标优质、高产、抗病的杂交水稻组合嘉优5号。相应材料嘉335A、嘉335B、嘉恢125(可购于嘉兴市农业科学研究院)为杂交水稻不育系(A2)、保持系(B2)、恢复系(R2)。高锌含量水稻“嘉浙稻1号”，可购于申请单位或浙江大学，系与浙江大学产学研合作通过诱变技术培育的锌含量超过30mg/Kg以上的水稻品种，为普通水稻(一般在15mg/Kg以下)锌含量的2～3倍，已向农业部植物新品种权保护办公室申请保护，申请公告号：CNA010411E。
高锌含量水稻嘉浙稻1号与杂交水稻保持系嘉335B，杂交、回交2次，在BC2F2群体选择成熟时间、植株高矮和开花习性与嘉335B相似的水稻型单株145株，检测并留选高锌含量的株系31个，与嘉335A成对测交，继续留选可以完全保持嘉335A不育特性的优良株系12个，评价农艺性状、品质和抗性，结合配合力测配，终选高锌含量的优质、高产、抗病水稻保持系嘉335B+Zinc。
高锌含量水稻嘉浙稻1号与杂交水稻恢复系嘉恢125，杂交、回交2次，在BC2F2群体选择与嘉恢125相似的水稻型单株136个，检测并留选高锌含量的株系41个，与水稻不育系嘉335A成对测交，继续留选可以完全恢复嘉335A不育特性的优良株系12个，再评价配合力、品质和抗性，终选高锌含量的优质、抗病、配合力强的水稻恢复系嘉恢125+Zinc。
以水稻不育系嘉335A为母本，与高锌含量水稻保持系嘉335B+Zinc为父本，配制杂合型高锌含量水稻不育系嘉335A/嘉335B+Zinc。
以杂合型高锌含量水稻不育系嘉335A/嘉335B+Zinc为母本，高锌含量水稻恢复系嘉恢125+Zinc为父本，配制高锌含量优质、高产抗病杂交水稻三交组合嘉335A/嘉335B+Zinc//嘉恢125+Zinc。
根据三交杂交水稻育种各个环节涉及的水稻材料的特征特性，提供不同时间播种、田间种植管理、开花时间调节、人工辅助授粉、人工去杂等配套技术，保障各种选系及其杂种的种子质量和纯度达到国家相关规定的要求，实现各个育种系和杂交种子的规模化生产。
经大田产量联合品比试验，表明选育的高锌含量杂交水稻三交组合杂种在大田种植时植株高矮和成熟时间略有分离，但变异范围不会明显影响产量和收获时间，其群体产量水平同嘉335A与嘉恢125配制杂种的产量水平相当，比嘉浙稻1号和嘉335B+Zinc的产量显著要高，品质和抗性显著更优，与目前生产主推的杂交水稻品种相仿，在正常栽培条件下每亩产量可达550公斤左右。各个品系抗性淀粉含量、产量、品质和抗病性的具体比较见表2。
表2嘉优5号改良品系抗性淀粉含量、产量、品质和抗病性比较
上述两个实施例按照水稻育种领域技术人员大众熟知的育种技术和选择流程，通过对繁种和制种过程和杂种品比试验中涉及的植株高矮、开花习性、成熟时间、不育特性和恢复能力、杂种优势等多个特性的总体评价，选育A1系、B1+Zinc系和R1+Zinc系或A2系、B2+Zinc系和R2+Zinc可以互相匹配，三交杂种具有实际应用价值的高锌含量杂交水稻新组合。本发明具体包括但不局限于：1)A1系与B1+Zinc系或A2系与B2+Zinc系的植株高矮和成熟时间相近，B1+Zinc系完全保持A1系或B2+Zinc系完全保持A2系的不育特性，即A1/B1+Zinc或A2/B2+Zinc杂种具有三系不育系鉴定标准的不育系指标；2)不育系A1和杂合型不育系A1/B1+Zinc或不育系A2和杂合型不育系A2B2+Zinc具有高异交结实率和繁种与制种的产量；3)A1系、B1+Zinc系和R1+Zinc系或A2系、B2+Zinc系和R2+Zinc具有高配合力，三交杂种A1/B1+Zinc//R1+Zinc或A2/B2+Zinc//R2+Zinc具有强杂种优势，其产量、品质和抗性等水平与生产大面积推广品种相当。
Claims (1)
1.一种高锌杂交水稻三交组合快速育种方法，其特征在于，按照如下步骤进行：
(1)选择针对性目标优质、高产、抗病的杂交籼稻组合不育系A/恢复系R；
所述不育系A/恢复系R为A1/R1的杂交籼稻组合中浙优1号，即不育系中浙A/恢复系航恢570；或者A2/R2的杂交粳稻组合嘉优5号，即不育系嘉335A/恢复系嘉恢125；
(2)高锌含量水稻与杂交水稻保持系杂交、回交，选择成熟时间、植株高矮和开花习性与杂交水稻保持系相似的水稻型优良单株，先检测并留选高锌含量的株系，与相应的水稻不育系成对测交，继续留选可以完全保持A系不育特性的优良株系，再评价农艺性状、品质和抗性，终选高锌含量的水稻保持系；
所述杂交水稻保持系为中浙B或者嘉335B；所述高锌含量的水稻保持系为B1改良的高锌水稻不育系B1+Zinc或者B2改良的高锌的水稻不育系B2+Zinc；
(3)高锌含量水稻与杂交水稻恢复系杂交、回交，选择与杂交水稻恢复系相似的水稻型优良单株，先检测并留选高锌含量的株系，与水稻不育系成对测交，继续留选可以完全恢复对应A系不育特性的优良株系，再评价配合力、品质和抗性，终选高锌含量的水稻恢复系；
所述杂交水稻恢复系为航恢570或嘉恢125；所述高锌含量的水稻恢复系为R1航恢570改良的高锌水稻恢复系航恢570+Zinc或者R2嘉恢125改良的高锌的水稻恢复系嘉恢125+Zinc；
(4)以水稻不育系为母本，与高锌含量的水稻保持系为父本，配制杂合型高锌含量水稻不育系A1/B1+Zinc或A2/B2+Zinc；
所述水稻不育系为中浙A或者嘉335A；所述高锌含量的水稻保持系为B1+Zinc或B2+Zinc；所述杂合型高锌含量水稻不育系A1/B1+Zinc为中浙A/中浙B+Zinc；A2/B2+Zinc为嘉335A/嘉335B+Zinc；
(5)以杂合型高锌含量水稻不育系为母本，高锌含量的水稻恢复系为父本，配制高锌含量杂交水稻三交组合A1/B1+Zinc//R1+Zin或A2/B2+Zinc//R2+Zinc；
所述高锌含量杂交水稻三交组合A1/B1+Zinc//R1+Zinc为中浙A/中浙B+Zinc//航恢570+Zinc；A2/B2+Zinc//R2+Zinc为嘉335A/嘉335B+Zinc//嘉恢125+Zinc；
所述高锌含量水稻为嘉浙稻1号。
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