CN103960119A - 一种可耐受较长时间低温的光温敏核不育系的选育方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可耐受较长时间低温的光温敏核不育系的选育方法，包括如下步骤：从不同基因型的无花型光温敏核不育系中筛选出具有耐受较长时间低温基因的无花型光温敏核不育系水稻品种（系）；用步骤1）筛选出的水稻品种（系）与不同基因型的水稻品种（系）杂交或相互杂交，从杂交后代中选育出纯合稳定的具有耐受较长时间低温特性的水稻光温敏核不育系；再通过人工气候箱及自然生态环境对实生株作不育光温临界值的鉴定，育出的水稻品种即为可耐受较长时间低温的光温敏核不育系。该方法可选育出耐受低温时间长的光温敏核不育水稻，可以充分利用华南地区的光温资源，实现一年两制。

Description

一种可耐受较长时间低温的光温敏核不育系的选育方法

技术领域

本发明涉及水稻育种技术领域，具体地，涉及一种可耐受较长时间低温的光温敏核不育系的选育方法。

背景技术

目前，水稻杂种优势利用有三系法与两系法两种途径。我国三系法利用水稻杂种优势，早在上世纪七十年代就已大面积应用于生产。它是利用质核互作雄性不育实现三系配套，并通过不育系与保持系杂交繁殖不育系种子，不育系与恢复系杂交生产杂交一代种子供生产应用。两系法利用水稻杂种优势也是我国首创，并成为我国首个向美国转让的农业专利。1993年，我国研制的两系法杂交水稻开始大面积试种。与原来普遍种植的三系法杂交水稻相比，两系法杂交水稻平均每公顷增产15％。两系法杂交水稻是利用我国上世纪七十年代初发现的水稻光温敏核不育新种子进行培育水稻光温敏核不育系。这种不育系在长光高温环境下表现不育，从而用于制种；在短光低温下表现可育，从而用于繁种；一系两用，因而简化了种子生产环节，降低了成本。另外光温敏核不育系的育性受隐性纯合基因控制，正常的品种都可作恢复系与其配组，不受恢复基因的限制。因而比三系法恢复系多，配组相对自由，也较容易通过导入广亲和基因，利用亚种间杂种优势。然而两用核不育系的育性转换主要受光、温调控,不育性不够稳定，有可能因温度的异常变化而发生波动，使得制种和繁种都存在一定的风险。如1989年、1996年和1999年在长江中、下游地区出现的盛夏低温(日均温22～24℃)天气致使不育系出现育性波动并少量自交结实,杂交制种失败,给农业生产带来一定损失。夏季异常低温对光温敏核不育系育性的影响严重制约着两系杂交稻的发展进程，成为两系杂交稻研究和应用中必须加以克服的核心问题。因此袁隆平院士根据水稻光温敏不育系育性转换规律、光温模式和育种实践，提出以后的研究重点特别要注意对具有实用价值和不育起点温度较低的光温敏核不育系的选育。目前生产上选育的低温敏型不育系，此类不育系的不育临界温度均在24 ℃以下。由于不育临界值低，因而不育期相对较长，提高了制种的安全，但在自然条件下难以繁种，需采用敏感期冷水串灌或异地才能繁种。

发明内容

本发明人在研究发现有些水稻光温敏核不育系具有耐受较长时间的低温基因，在相同的不育起点的不育系中，无花粉型光温敏核不育系的耐较长时间低温的比例远高于其他不育系。本发明人还发现这一特性能遗传，并且研究发现这一特性是由多基因控制的。

以上述发现为基础，本发明提供了一种水稻光温敏核雄性不育系的选育方法，该方法是通过选用无花粉型光温敏核不育水稻与其他水稻品种(系)进行杂交，经选择使光温敏核不育水稻耐受低温时间加长，可选育出耐受低温时间长的光温敏核不育水稻，可以充分利用华南地区的光温资源，实现一年两制。这种光温敏核不育水稻，与不育起点温度相同的普通光温敏核不育水稻相比，其制种安全性更高，其繁种仍使用冷灌或异地繁种，只用适当加长冷灌时间或选择低温持续时间更长的异地繁种。二是通过杂交与选择可把耐较长时间的低温基因聚集于新光温敏核不育系中， 当耐受低温时间长度达到一定水平，在确保光温敏核不育水稻制种安全的前提下，可以适当提高其不育起点温度。这样就可以大大降低对冷灌繁殖依赖，甚至在当地直接进行繁种，较好地解决了实用型不育系制种与繁种的矛盾，免去了异地繁殖或冷繁的条件限制，节省了人力物力，提高了不育系利用的安全性，同时，由于在选育过程中能就地繁殖加代，也加快了育种进程。

本发明的技术方案如下: 一种可耐受较长时间低温的光温敏核不育系的选育方法，包括如下步骤：

1）选种：从不同基因型的无花型光温敏核不育系中筛选出具有耐受较长时间低温基因的无花型光温敏核不育系水稻品种（系）；

2）杂交：用步骤1）筛选出的水稻品种（系）与不同基因型的水稻品种（系）杂交或相互杂交，通过基因的分离重组，从杂交后代中选择具有明显耐受较长时间低温特性的光温敏核不育单株；每代的选择中，实生株以耐受较长时间低温的不育株为对象，入选的单株继续进行连续多代单株系选，直至选育出纯合稳定的具有耐受较长时间低温特性的水稻光温敏核不育系；

3）鉴定：再通过人工气候箱及自然生态环境对实生株作不育光温临界值的鉴定，育出的水稻品种即为可耐受较长时间低温的光温敏核不育系。

步骤1）所述的选种的方法是：通过用水稻品种(系)与无花粉型水稻光温敏核不育系杂交，从杂交后代F₂群体中选者具有耐受较长时间低温特性的光温敏核不育株。

步骤2）所述的杂交方法为：

(1)用步骤1）筛选出的水稻品种（系）与不同基因型的水稻品种杂交，然后用步骤1）筛选出的水稻品种（系）作轮回亲本，进行回交育种；或

（2) 用步骤1）筛选出的不同基因型的水稻品种（系）相互杂交（包括复交）；或

（3) 用步骤1）筛选出的水稻品种（系）与光温敏核不育系杂交。

一种可耐受较长时间低温的光温敏核不育系N28S的选育方法，包括如下步骤：

1）选种：从不同基因型的无花型光温敏核不育系中筛选出具有耐受较长时间低温基因的无花型光温敏核不育系水稻品种（系）N18S；

2）杂交：用N18S和NR92杂交，以NR92作为轮回亲本，进行回交育种，连续回交2代后，开始选择不育期长而可育期结实率好的无花型不育株，留禾头再生后选不育光温临界值低、耐低温时间长的再生株，再经连续4代自交，选育出1个综合性状好的稳定纯合株系，定名为水稻品种（系）N28S；

3）鉴定：将N28S的置于人工气候箱作不同光温组合处理及在自然环境下作周年育性观察，鉴定出N28S的实生株不育温度临界值为23.5°C，低温诱导其由不育转为可育日均温21℃需8d以上，23℃需10d以上。

用上述水稻品种（系）N28S选育低温耐受无花型水稻光温敏核不育系X1S的方法，包括如下步骤：

1）选种：从不同基因型的无花型光温敏核不育系中筛选出具有耐受较长时间低温基因的无花型光温敏核不育系水稻品种（系）籼S；

2）杂交：利用籼S与N28S杂交，从5代开始选无花粉不育时期长的不育株，留禾头再生后选结实率高的老株龄再生株，经连续3代单株系选后选育出1个综合性状好的稳定纯合株系，定名为X1S；

3）鉴定：将X1S置于人工气候箱作不同光温组合处理及在自然环境下作周年育性观察，鉴定出X1S的不育温度临界值约25℃, 低温诱导其由不育转为可育日均温21℃需5d以上，23℃需10d以上。

本发明的主要特点是，一般的水稻光温敏核不育系通过控制不育起点温度来降低制种风险，而耐受较长时间低温的水稻光温敏核不育系除具光温敏核不育基因外，还兼有耐受较长时间低温基因，并强调耐受较长时间低温特性的强度，即具耐受较长时间低温特性的光温敏核不育系中应尽可能聚集较多的耐受较长时间低温基因，使这一特性强度较大，才更具有实用性。

如：新型无花粉型耐光温敏核不育系，以N28S为例，与临界温度相当的典败型培矮64S相比，在广州自然条件下稳定不育期相差很大，培矮64S不育期一般在100 d 左右，培矮64S一般在6月上中旬才能稳定不育，未能满足广东早造安全制种的需要。而N28S则高达180d 左右，5月中旬即可表现为稳定的无花粉败育，可以实现早制晚用。培矮64S经3d 21℃处理开始出现可育花粉，而N28S则需8d以上。这正是因为N28S较培矮64S耐21 ℃以下低温时间较长引起的。目前对光温敏核不育系制种风险概率统计大多数以持续低于临界可育上限温度的低温3 d来计算，而对于如N28S这类对低温持续时间不敏感的不育系，显然可以选用更长的连续低温时间来计算，这样其风险概率将大大降低。无花粉型不育系比典败型不育系的败育时期早，败育程度彻底，花粉育性恢复难。因此，在无花粉不育系中更容筛选到耐受较长时间低温的光温敏核不育系。在起点温度相同的情况下，无花粉型不育系的不育性可能会更加稳定，这可以大大降低异常低温导致的制种风险。在广东属华南双季稻区，可以充分利用光温资源，加速资金周转，降低贮运成本，适宜实施一年二季制种，则“早制晚用，晚制早用”。

本发明的优点和效果：由于具耐受较长时间低温特性的光温敏核不育系，在相同的不育起点温度下，能够耐受更长时间的低温，其制种风险更低；当耐受低温时间达到一定程度以后，提高不育起点温度1-2℃，仍能安全制种；解决了当地同一实用型不育系不能同时制种与繁种或制种安全则繁种较困难，繁种较易则制种不够安全的矛盾，免去了实用型不育系需异地繁殖或冷灌繁殖的条件限制和麻烦。因而通过这一发明的利用，可以降低两系杂交稻繁制种的风险和节省大量繁制种以及新不育系选育的人力物力成本。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明一种可耐受较长时间低温的光温敏核不育系的选育方法进一步说明。

实施例一：

一种可耐受较长时间低温的光温敏核不育系N28S的选育方法，包括如下步骤：

1）选种：不同基因型的无花型光温敏核不育系中，选育出具明显耐受较长时间低温特性的无花型水稻温光敏型核不育系N18S。N18S(农垦58S*IR8606)是华南农业大学选育的籼型水稻光温敏核不育系，NR92是常规稻品种。

2）杂交：N18S和NR92杂交，以NR92作为轮回亲本连续回交2代后，再经连续4代自交选育而成。回交后开始选择不育期长而可育期结实率好的无花型不育株，留禾头再生后选不育光温临界值低、耐低温时间长的再生株，经连续4代单株系选后选育出1个综合性状好的稳定纯合株系，定名为N28S。

3）鉴定：将N28S的置于人工气候箱作不同光温组合处理及在自然环境下作周年育性观察，鉴定出N28S的实生株不育温度临界值为23.5°C，低温诱导其由不育转为可育日均温21 ℃需8d以上，23 ℃需10d以上, 1998年在广东进行周年育性观察，5月18日始穗后一直至11月5日均表现无花粉型败育，可以早制晚用，且其无花粉败育及耐受较长时间低温特性均可遗传。

实施例二：

一种可耐受较长时间低温的光温敏核不育系X1S的选育方法，包括如下步骤：

1):选种：从常规水稻品种籼黄占中发现自然突变不育株选育得到新型无花粉型光温敏核不育系籼S。籼S 的无花粉败育主要是减数分裂时期的异常引起的，经鉴定起不育起点温度为23.5℃的无花粉型温敏核不育系，低温诱导其由不育转为可育日均温21 ℃需7 d以上。

2）杂交：用籼S与实施例一得到的水稻品种N28S杂交，从5代开始选无花粉不育时期长的不育株，留禾头再生后选结实率高的老株龄再生株，经连续3代单株系选后选育出1个综合性状好的稳定纯合株系，定名为X1S。

3)鉴定:将X1S置于人工气候箱作不同光温组合处理及在自然环境下作周年育性观察，鉴定出X1S的不育温度临界值约25℃, 低温诱导其由不育转为可育日均温21 ℃需5d以上，23 ℃需10d以上。在广州早晚两季可安全制种，并繁殖种子。说明X1S具有较多的耐受较长时间低温基因，是一个具明显耐受较长时间低温特性的水稻低温敏型核不育系。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其架构形式能够灵活多变，可以派生系列产品。只是做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (5)

1.一种可耐受较长时间低温的光温敏核不育系的选育方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）选种：从不同基因型的无花型光温敏核不育系中筛选出具有耐受较长时间低温基因的无花型光温敏核不育系水稻品种（系）；

2）杂交：用步骤1）筛选出的水稻品种（系）与不同基因型的水稻品种（系）杂交或相互杂交，通过基因的分离重组，从杂交后代中选择具有明显耐受较长时间低温特性的光温敏核不育单株；每代的选择中，实生株以耐受较长时间低温的不育株为对象，入选的单株继续进行连续多代单株系选，直至选育出纯合稳定的具有耐受较长时间低温特性的水稻光温敏核不育系；

3）鉴定：再通过人工气候箱及自然生态环境对实生株作不育光温临界值的鉴定，育出的水稻品种即为可耐受较长时间低温的光温敏核不育系。

2.根据权利要求1所述的一种可耐受较长时间低温的光温敏核不育系的选育方法，其特征在于，步骤1）所述的选种的方法是：通过用水稻品种(系)与无花粉型水稻光温敏核不育系杂交，从杂交后代F₂群体中选者具有耐受较长时间低温特性的光温敏核不育株。

3.根据权利要求1所述的一种可耐受较长时间低温的光温敏核不育系的选育方法，其特征在于，步骤2）所述的杂交方法为：

(1)用步骤1）筛选出的水稻品种（系）与不同基因型的水稻品种杂交，然后用步骤1）筛选出的水稻品种（系）作轮回亲本，进行回交育种；或

（2) 用步骤1）筛选出的不同基因型的水稻品种（系）相互杂交（包括复交）；或

（3) 用步骤1）筛选出的水稻品种（系）与光温敏核不育系杂交。

4.一种可耐受较长时间低温的光温敏核不育系N28S的选育方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）选种：从不同基因型的无花型光温敏核不育系中筛选出具有耐受较长时间低温基因的无花型光温敏核不育系水稻品种（系）N18S；

2）杂交：用N18S和NR92杂交，以NR92作为轮回亲本，进行回交育种，连续回交2代后，开始选择不育期长而可育期结实率好的无花型不育株，留禾头再生后选不育光温临界值低、耐低温时间长的再生株，再经连续4代自交，选育出1个综合性状好的稳定纯合株系，定名为水稻品种（系）N28S；

3）鉴定：将N28S的置于人工气候箱作不同光温组合处理及在自然环境下作周年育性观察，鉴定出N28S的实生株不育温度临界值为23.5°C，低温诱导其由不育转为可育日均温21℃需8d以上，23℃需10d以上。

5.用权利要求1所述水稻品种（系）N28S选育一种可耐受较长时间低温的光温敏核不育系X1S的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）选种：从不同基因型的无花型光温敏核不育系中筛选出具有耐受较长时间低温基因的无花型光温敏核不育系水稻品种（系）籼S；

2）杂交：利用籼S与N28S杂交，从5代开始选无花粉不育时期长的不育株，留禾头再生后选结实率高的老株龄再生株，经连续3代单株系选后选育出1个综合性状好的稳定纯合株系，定名为X1S；

3）鉴定：将X1S置于人工气候箱作不同光温组合处理及在自然环境下作周年育性观察，鉴定出X1S的不育温度临界值约25℃, 低温诱导其由不育转为可育日均温21℃需5d以上，23℃需10d以上。