CN104067929B - 一种三系复粒稻恢复系选育及其复粒杂交稻的创制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了三系复粒杂交稻的创制方法，利用复粒稻变异单株培育成为复粒稻新品系，再用三系野败不育系和矮败不育系与复粒稻新品系测交得到三系复粒稻杂种，经自选测交培育成三系复粒稻恢复系亲本；用现有水稻三系恢复系与自育三系复粒稻恢复系亲本进行杂交并选择复粒性的单株，再用三系复粒稻恢复系亲本与中选的复粒性单株回交并选择复粒度高的单株，经培育测交鉴定其恢复力，培育成三系复粒稻恢复系；再用三系复粒稻恢复系与水稻三系不育系杂交成三系复粒杂交稻。本发明与现有三系单粒杂交稻相比较，在每穗相同总粒数情况下，可缩短穗长，提高抗倒伏性，同时也有利于改善植株授光姿态和通风透气条件，减少病虫害发生，提高稻谷产量和米质品质。

Description

一种三系复粒稻恢复系选育及其复粒杂交稻的创制方法

技术领域

本发明涉及种子培育方法，尤其是涉及三系复粒稻恢复系选育及其复粒杂交稻的培育方法。

背景技术

水稻是一年生禾本科植物，是人类乃至我国最主要的粮食作物，水稻产量直接影响到粮食安全和社会稳定。水稻除食用外，还可作制酒、制糖等工业原料，其稻壳和秸杆也是重要的工业和农业物原料。水稻从常规品种种植到现在普通种植的杂交水稻，其产量大大提高，米质也得到不断改善。但无论是常规品种水稻、还是现在的杂交水稻，水稻都是单子叶自花授粉作物，其谷粒在穗上的着生都是单粒着生方式（即每个稻穗的穗轴和一次枝梗、二次枝梗顶端只着生一粒稻谷）的单粒稻。根据杂种优势利用原理，1973年实现了杂交水稻三系配套，使水稻的单产显著地提高。而杂交水稻三系配套并在生产上大面积推广应用的主要突破是野败的发现及其不育系的育成，以及国际稻种资源中恢复基因的发现与利用。目前两系杂交水稻的发展也是由于两用核不育基因的发现与利用，使两系杂交稻得以培育成功并在生产上应用。杂交水稻是用水稻三系或两系测配而成，用来测配的三系或两系均称为杂交水稻亲本。杂交水稻三系是指水稻不育系、保持系和恢复系，不育系与保持系杂交获得不育系，可为下一步利用提供不育系种源，而不育系与恢复系杂交就获得了杂交稻，可在生产上推广应用；杂交水稻两系是指两用核不育系及其恢复系(品种)，由于其不育系靠自身繁殖，因而它没有保持系，现有杂交水稻均为单粒稻。

杂交水稻产量的提高，是基于杂交水稻的穗部增长、穗粒数增多。但穗部大长又会影响水稻的通风透光性和抗倒性，尤其是如果水稻抗倒性不好，刮风下雨就会容易使水稻发生倾倒，造成水稻丰产而不丰收。因此现有杂交水稻受其株型性状、单粒着生方式及抗倒性等因素的影响，其产量提高受到了限制。

现有杂交水稻都是单粒稻，没有复粒稻品种。其主要原因是复粒稻杂交稻亲本即复粒稻不育系、保持系和复粒稻恢复系难以培育成功，因此不能创制三系复粒杂交稻。近年来，农业技术人员不断在研究和培育新的水稻杂交品种。复粒稻（又叫麦颖稻、多小穗水稻）是一种穗轴及一次枝梗、二次枝梗的顶部着生2-3粒谷的水稻品种。复粒稻增加了水稻着粒密度，因而在保持穗部不增长下提高每穗总粒数。复粒稻与单粒稻相比较，在每穗相同总粒数情况下，可缩短穗长，因而可提高抗倒伏性，同时也有利于改善植株授光姿态和通风透气条件，减少病虫害发生，提高稻谷产量和品质。而复粒杂交稻是用一个或两个复粒稻亲本测配而成的杂交稻，其后代也表现为复粒稻。目前，复粒稻作为一种特异的水稻种质资源，现有技术中主要还是停留在其资源类型、来源途径、遗传分析、基因定位及其育种利用价值等方面的基础理论研究，在育种实践中成功的实例较少。其原因主要是资源类型少，有利用价值的更少，且育种周期长，现有复粒稻资源或品系基本上是普通的常规品种，它们不含或缺少恢复基因、保持基因或核不育基因，几乎没有发现复粒不育系、保持系和复粒恢复系资源，不能作为复粒杂交稻亲本，因此不能用来测配复粒杂交稻。当前利用这些普通的复粒稻品种资源或突变体，育成了一些常规复粒稻品种如《云南农业科技》2009年第01期报道的：多小穗和双层壳新品系“双多1号、双多2号”等，而这些品种或资源也不含有对三系不育系的恢复基因，不能利用它们来创制三系复粒杂交稻。

现有技术中，根据复粒稻复粒性的遗传原理，有人提出过创制复粒杂交稻的理论方法，但不全面。而本发明系统地提出以下途径:其一，先创制复粒稻三系不育系，再用它与现有三系恢复系杂交，测配出复粒杂交稻；其二，创制三系复粒稻恢复系，然后利用它与现有三系不育系杂交测配出复粒杂交稻；其三，先创制出复粒稻两用核不育系，再与现有稳定品种杂交测配成两系复粒杂交稻，或用常规复粒稻品种与现有两系不育系杂交测配成两系复粒杂交稻；其四，用三系复粒不育系与三系复粒恢复系杂交，测配出三系复粒杂交稻或用两系复稻不育系与复粒稻父本杂交测配出两系复粒杂交稻。上述这些方法，人们在不断的进行探索和试验，但由于技术比较复杂，周期也长，工作量大，到目前，还没有发现能真正较好地培育出三系复粒稻恢复系技术的文献和相关报道。

发明内容

本发明发现并鉴定出复粒稻三系恢复系种质，同时利用这一资源进行了复粒恢复系的创制，育成了三系复粒稻恢复系；利用培育的三系复粒稻恢复系与现有两系、三系不育系测交配组，创制出了复粒杂交稻，提出了一种三系复粒稻恢复系选育及其复粒杂交稻的创制方法。

本发明所述三系复粒稻恢复系选育及其复粒杂交稻的创制是根据复粒稻属部分显性遗传或隐性基因遗传控制的简单遗传原理，用新发现的复粒稻种质经培育创制成复粒恢复系种质资源后再与水稻三系恢复系杂交与回交，选育三系复粒恢复系，再用新育成的复粒恢复系与现有单粒稻三系不育系进行测配，创制复粒杂交稻。

本发明所述三系复粒稻恢复系选育及其复粒杂交稻的创制方法是：

a、利用在制种田中发现的复粒稻变异株，经当季收种、系统选择和稳定后成为复粒稻新品系，再用三系野败不育系和矮败不育系与复粒稻新品系测交得到三系复粒稻杂种，经测试三系复粒稻杂种表现结实率在80%以上，表明该新品系具有恢复能力，经自选测交培育成三系复粒稻恢复系亲本；

b、用现有水稻三系恢复系与自育三系复粒稻恢复系亲本进行杂交，在杂交后代中选择具有复粒性的单株，再用三系复粒稻恢复系亲本与中选的复粒性单株回交一次，再在回交后代中选择复粒度高的单株，将中选的复粒度高的单株经多代定向选择和培育并反复测交鉴定其恢复力，培育成三系复粒稻恢复系；

c、再用培育成的三系复粒稻恢复系与现有水稻三系不育系杂交测配和优势鉴定，创制成三系复粒杂交稻。

本发明所述的三系复粒杂交稻与现有三系单粒杂交稻相比较，在每穗相同总粒数情况下，可缩短穗长，提高抗倒伏性，同时也有利于改善植株授光姿态和通风透气条件，减少病虫害发生，提高稻谷产量和米质品质。

具体实施方式

本发明所述三系复粒稻恢复系选育及其复粒杂交稻的创制方法步骤是：

1）、本发明先在萍恢9901（品种权号CNA20030521.2）的制种田中发现1个复粒稻变异单株，其株型及生育期等方面与萍恢9901特征基本一致，但其谷粒着生形式为复粒。经当季收种并通过系统选择，经4代自选自育稳定后成为复粒稻新品系，用三系野败不育系金23A及矮败不育系中九A与复粒稻新品系测交，其杂交种表现结实率高达80%以上，且杂交后代表现出复粒性，即其杂交稻为复粒稻，该测交的复粒稻新品系即为三系复粒稻恢复系亲本，并命名为D07。所述三系野败不育系也可采用五丰A或天丰A；所述矮败不育系也可采用协青早A或Ⅱ-32A；野败是来源于野生不育株，矮败是来源于普通品种，同一种不育基因来源的不育系具有相同的恢保关系；

2）、根据复粒稻属部分显性遗传或隐性基因遗传控制并简单遗传的原理，用现有水稻三系恢复系与三系复粒稻恢复系亲本杂交，选择后代具有复粒性的单株。同时为了增加后代的复粒性，再用复粒稻恢复系亲本D07与上述中选的复粒性单株回交1次，然后在其回交后代中选择复粒度高的单株，应用系谱育种方法，在回交后代中将复粒度高的单株经多代定向选择和培育并反复测交鉴定其恢复力，培育出三系复粒恢复系D2030；

3）、用D2030与三系野败不育系五丰A（或天丰A、或金福A等）杂交测配三系杂交稻组合，其杂交后代表现出复粒性，即可育成三系复粒杂交稻五丰优2030、或金福优2030等；

所述新育成的三系复粒杂交稻通过品种比较试验，推荐参加相关省区试或国家区试及生产试验，直至审定推广。

所述选育和创制方法的具体实施过程是：2001年春季在海南省三亚市，在IR58025A/萍恢9901（品种权号CNA20030521.2）的制种田的父本中发现1个变异单株，其株型及生育期等方面与萍恢9901基本一致，但其谷粒着生形式为复粒。经当季收种带回江西萍乡种植，后代表现全部可育，但单株间性状表现不是很一致。选取具有复粒表现的单株11个收种，第二年(2002年)在海南种植成株系，抽穗后株系间表现各不相同，但大部分株系都分离出不育株与可育株，且复粒程度也各不相同，其中不育株与可育株的比例在1:5-1:6之间。选择其中的3个株系，分别选取复粒可育株上的种子收种15份，带回江西省萍乡市，当年种植观察，各株系(40株左右的群体)表现基本一致且没有出现不育株。综合株型、复粒度等性状，从这些株系中又选择9个单株带海南加代稳定，2003年春在海南观察，株系编号为07的株系基本稳定一致且具有复粒性，收取该株系中3个单株的种子新品系带回萍乡种植，抽穗时株系间和单株间性状均表现整齐一致，于是用三系野败不育系金23A及矮败不育系中九A等与单株的种子测交，三系野败不育系金23A具有穗大粒多，抗倒性好，配合力强的特点，2004年在海南种植测交杂种，均表现结实率都在80%以上，且后代表现出具有复粒性，说明用来测交的父本对三系不育系具有较强的恢复力，该测交恢复系即为三系复粒稻恢复系亲本，并命名为D07。该品种系（D07）全生育期128天，表现茎秆较粗、叶片厚且长，略有点披，叶色深绿。分蘖力中等，穗大粒多，穗长24cm，平均每穗183粒，一次枝梗顶部基本上都为复粒，二次枝梗也有少量复粒，籽粒饱满金黄，千粒重24.5克，外观品质中上。

根据复粒稻属部分显性遗传或隐性基因遗传控制并简单遗传的原理，2008年春在海南三亚用自育稳定的三系恢复系后代材料[R141/R838]F₇与D07杂交，2009年在海南的F₂代中选择具有复粒性的单株。为了增加后代的复粒性，将选取的复粒单株再用三系复粒恢复系亲本D07与其回交1次，然后在其回交后代中选择复粒度高的单株，应用系谱育种方法，将复粒度高的单株在江西萍乡和海南三亚两地经多代定向选择和培育并分别在低世代和高世代反复测交鉴定其恢复力，至2012年反复杂交第7代时，所选株系间性状表现整齐一致并稳定，其中编号为12MF₉304的株系经测交配组，杂种有较大优势且表现为复粒稻，将该三系复粒恢复系命名为D2030；D2030全生育期133天，株型紧凑，分蘖中等，株高118cm左右，穗型中等，穗长较短，平均为20.2cm，平均每穗143粒，一次枝梗、二次枝梗顶端均为复粒，复粒度明显高于D07，且大部分为3粒复粒，千粒重26克，外观米质较好，田间抗倒伏性好。

用D2030与三系不育系五丰A（或天丰A、金福A等）杂交测配三系杂交稻组合，其后代表现出复粒性，即育成三系复粒杂交稻五丰优2030、金福优2030等；其中五丰优2030在萍乡作二晚全生育期122天，比天优华占长2天，试验小区测产566公斤/亩。五丰优2030株型紧凑，分蘖力较好，生长旺盛，抽穗整齐，穗长22 cm，杂种一次枝梗均表现为复粒。平均每穗166粒，后期落色好，外观米质中上。

Claims (1)

1.多小穗簇生型三系复粒稻恢复系选育及其复粒杂交稻的创制方法，其特征在于：所述方法步骤是：

a、利用在制种田中发现的复粒稻变异单株，经当季收种、系统选择和稳定后成为复粒稻新品系，再用三系野败不育系和矮败不育系与复粒稻新品系测交得到三系复粒稻杂种，经测试三系复粒稻杂种表现结实率在80%以上，表明该新品系具有恢复能力，经自选测交培育成三系复粒稻恢复系亲本；

b、用现有水稻三系恢复系与自育三系复粒稻恢复系亲本进行杂交，在杂交后代中选择具有复粒性的单株，再用三系复粒稻恢复系亲本与中选的复粒性单株回交一次，再在回交后代中选择复粒度高的单株，将中选的复粒度高的单株经多代定向选择和培育并反复测交鉴定其恢复力，培育成三系复粒稻恢复系；

c、再用培育成的三系复粒稻恢复系与现有水稻三系不育系杂交测配和优势鉴定，创制成三系复粒杂交稻，所述三系野败不育系为金23A、五丰A或天丰A；所述矮败不育系为中九A、协青早A或Ⅱ-32A。