CN104604669B - 一种绿色超级稻的选育方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绿色超级稻的选育方法，该方法包括：(1)取水稻亲本，进行杂交，获得F₁代；(2)F₁代经自交和回交，得到F₂代和BC₁F₁代；(3)将F₂代或BC₁F₁代置于自然逆境环境下选育，根据目标性状筛选得到目标单株；(4)重复步骤(2)～(3)，直至获得性状稳定的单株。本发明方法将常规育种方法与多因素自然逆境环境进行结合，将水稻移栽后置于不进行水分灌溉、肥料施用和农药喷施的环境下逆境筛选，再配合目标性状的筛选，获得高产、耐旱、耐低肥(肥料高效利用)、抗病虫害的绿色超级稻；通过本发明选育方法获得的水稻材料同时具有高产、耐旱、耐低肥(肥料高效利用)、抗病虫害的特性，且遗传性状稳定。

Description

一种绿色超级稻的选育方法

技术领域

本发明涉及农业新品种选育技术领域，尤其涉及一种绿色超级稻的选育方法。

背景技术

水稻是世界上最重要的粮食作物之一，在粮食安全中起着重要的作用。在过去的半个多世纪中，育种家已通过矮化育种和杂种优势利用等常规育种方法培育了许多优良品种，使水稻产量实现了大幅度的提升。然而，由于世界人口的增长和耕地面积的减少，水稻的生产仍面临挑战。

作为全球13个最缺水国家之一，农业生产消耗我国淡水资源的70％，而水稻生产又占了农业耗水的70％，且以我国粮食生产面积不足全球的10％而消耗了超过30％的农药和化肥。针对我国水稻生产中病虫害严重、农药化肥使用过量、水资源短缺以及全部种植面积约2/3的中低产田产量持续徘徊不前等问题，为保障我国农业与环境的可持续和谐发展，张启发提出了培育“绿色超级稻”的构想，围绕水稻优质、高产、抗性、抗旱及营养高效利用等五大形状对水稻品种进行改良，使水稻生产实现“少打农药、少施化肥、节水抗旱、优质高产”的育种目标。

为达成这一目标，目前培育绿色超级稻的方式主要是依靠常规杂交育种和分子辅助育种，应用分子技术大规模导入外源种质培育水稻新品种，并确立了发现和定位各目标性状QTL，利用分子标记辅助选择转移与聚合不同有利性状基因，定向改良水稻品种的育种策略。但是，通常的常规育种需要通过建设相应的转么设施鉴定水稻育种材料的耐旱、耐低肥(氮磷高效利用)、抗性和产量等特性；如建设遮雨大棚等抗旱设施鉴定育种材料的耐旱性；选择专门的低肥生地鉴定水稻材料的氮磷高效吸收和利用能力等等，不仅投入大，而且不能同时鉴定多个形状。而分子育种相比常规育种具有基因容易检测等明显的优势，能够聚合不同来源的优良基因，定向改良水稻品种，但耐旱、耐低肥和产量等性状往往由数量众多的主效和微效基因控制，需要更多的精细定位和克隆基因位点，构建紧密的分子标记连锁图谱，而目前还存在基因资源挖掘力度不够，实用分子标记和具有育种价值的基因较少、分子标记辅助选择的准确性及方法繁琐等缺点。因此，当前的分子设计育种仅仅应用于聚合多个抗性基因或鉴定部分育种家难以直接分辨的性状，真正完全利用分子标记辅助选择育成的品种极为罕见。

后代群体的选择方法在水稻育种过程中起着关键的作用，人为设计较强的选择压力，使水稻选育材料处在恶劣的生长环境中，最终较易从中选育出具有抗逆性强、高产稳产等绿色超级稻目标性状的优良新品种，并可通过少投入，高产出的模式在中低产田上实现粮食增产，更有应用前景和现实意义。

发明内容

本发明提供了一种绿色超级稻的选育方法，采用该选育方法获得的水稻材料，符合绿色超级稻特征性状要求，能够在低肥、抗旱的条件下，既获得高产，又抗病害。

一种绿色超级稻的选育方法，包括：

(1)取水稻亲本，进行杂交，获得F₁代；

(2)F₁代经自交和回交，得到F₂代和BC₁F₁代；

(3)将F₂代或BC₁F₁代置于自然逆境环境下选育，根据目标性状筛选得到目标单株；

(4)重复步骤(2)～(3)，直至获得性状稳定的单株。

所述的水稻亲本既可以是常规稻、也可以是杂交稻的恢复系、不育系和所配的杂交组合。作为优选，所述水稻亲本的组合为中组14和Cisangarung或者中组14和Hua-Gen-Xian74。

所述的BC₁F₁代是指F₁代的回交后代；BC₂F₁代是指BC₁F₁代的回交后代。

所述的自然逆境环境为水稻本田生育期内，进行雨养管理、零氮肥管理以及零农药喷施管理，即水稻在移栽后不进行人工水分灌溉(雨水除外)、不施用肥料和不喷施农药的情况下形成的自然逆境环境。

所述的雨养管理包括：水稻移栽过程中进行灌水至水面高于地面4～6cm，移栽5～6天后，进行排水。水稻移栽后不进行水分灌溉，通过雨养模式进行栽培管理，即水稻生长所需水分依靠降雨获得。由于水稻无法在旱田(地)里移栽，且水稻需要一定时间进行返青，以避免伤苗，所以，在水稻移栽过程时，需要灌溉一定量的水，水稻移栽5～6天后，进行排水，从而确保水稻成功返青，返青后，再进行雨养管理。水稻移栽前后也不进行肥料的施用，即进行零氮肥管理。

作为优选，所述的目标性状包括：产量、株型、叶型、总穗数、结实率、千粒重、抗病性。具体地，所述的产量为500～700kg/亩。所述的株型需要满足集散适中、分蘖中等偏强，作为优选，所述株型包括株高、分蘖数；所述株高为85～110cm，分蘖数为10～17个。所述分蘖数在生殖生长时期是指有效穗数。所述的叶型需要满足剑叶挺直，作为优选，所述叶型包括剑叶长度、宽度、剑叶角度；所述剑叶长度为25～40cm，剑叶宽度为1.2～2.0cm，剑叶角度为13～17度。所述的总穗数为8～15个/株，结实率为82～90％，穗千粒重为22～28g。抗病性是指抗白叶枯病、稻瘟病、纹枯病等常见的水稻病害，其中，作为优选，所述抗病性为抗白叶枯病、稻瘟病和纹枯病。

所述的本田生育期是指从水稻移栽后一天至水稻成熟收获的天数。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明方法将常规育种方法与多因素自然逆境环境进行结合，将水稻移栽后置于不再进行水分灌溉、肥料施用和农药喷施的环境下进行逆境筛选，再配合目标性状的筛选，获得高产、耐旱、耐低肥(肥料高效利用)、抗病虫害的绿色超级稻；

(2)本发明方法简单易行、操作方便、实用性强；

(3)通过本发明选育方法获得的水稻材料同时具有高产、耐旱、耐低肥(肥料高效利用)、抗病虫害的特性，且遗传性状稳定。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的阐释。

本发明采用的育种手段为常规传统手段，故在此不进行详细说明；本发明在水稻单株筛选过程中，依据的目标性状为产量、株型、叶型、结实率、总穗数、千粒重、抗病害性。本发明主要通过在临近区域同等条件下种植生产上应用的区试对照品种(组合)进行对照试验，并选择植株株高、叶片大小、角度、分蘖数(有效穗数)、每穗总粒数、结实率、千粒重以及抗病害能力优于对照且满足本发明目标形状要求的株系或单株。

实施例1

一、材料与方法

1、材料：以中组14和Cisangarung作为亲本。

2、实验地点和时间：在2006～2014年期间，正季在杭州(富阳实验基地)，冬季在海南(陵水实验基地)，进行连续的水稻栽培和品种选育。

3、育种方法：

(1)以中组14和Cisangarung为亲本，进行杂交，获得F₁代；

(2)F₁代与中组14回交，获得BC₁F₁代种子；

(3)将BC₁F₁代进行育苗移栽，移栽前田间不施加基肥，移栽过程中需进行少量灌水，即水面高于地面6cm，确保水稻苗成功返青；移栽6天后水稻返青成功，进行排水，本田生育期内田间不进行灌水、采用雨养栽培，进行零氮肥管理，零农药喷施管理，让水稻在自然逆境环境下选育；

(4)水稻生殖生长后期进行株型和叶型的鉴定，待水稻进入抽穗扬花期，再进行品种自交或回交，水稻成熟后，测定水稻产量、结实率、总穗数、千粒重以及抗病情况，并根据上述检测指标筛选具有上述优良性状的目标单株；

(5)重复步骤(2)～(4)，直至获得性状稳定的单株。

本实施例所述的亲本经上述育种方法培育后于2012年在杭州实验基地获得农艺性状稳定、抗性好的株系BC₁F₁₀，该材料经鉴定，具高产、抗旱、抗病特性，是一种绿色超级稻，故命名为GSR138。

二、试验结果

1、水稻株型、叶型的测定

在水稻抽穗后25天，即生殖生长后期，测定水稻的平均单株有效穗数12.5个，株高为92.6cm，剑叶长度为32.8cm，宽度为1.35cm，剑叶角度为13.5度。

2、与高产水稻进行产量比较

2014年，以在常规栽培条件(该栽培条件为实现丰两优4号和天优华占高产的最优栽培条件)下培育的高产杂交水稻品种丰两优4号和天优华占为对照，进行产量品比试验。本实施例获得的GSR138平均亩产518.2kg，与丰两优4号和天优华占相比，GSR138作为在不灌水、不喷施农药、不施肥的条件下选育的常规稻，正常栽培条件下比杂交稻对照丰两优4号和天优华占分别减产仅4.7％和7.0％，显示出利用上述方法选育的水稻材料在产量上具有较高水平。

3、GSR138在水、旱栽培条件下的产量比较

设置两个处理，即逆境处理和正常处理。逆境处理：不施底肥和追肥，移栽5天后排水，进行雨养，不喷施农药；常规管理：施加底肥、追肥(基肥复合肥15kg/亩；第一次追肥移栽后5-7d施尿素15kg/亩；第二次追肥移栽后15-20d施用复合肥12kg/亩)，进行正常水分管理，根据田间病虫害发生情况喷施农药。待水稻成熟后，分别选取5株进行考种，并全部收割计算亩产，结果如表1、2所示。从表1可知，在逆境处理的零投入情况下，水稻GSR138产量仅降低4.31％，增效明显。如表2所示，在逆境处理的情况下，水稻GSR138的稻米品质与正常处理相比无显著差异，甚至逆境处理下GSR138的垩白粒率显著降低。说明上述不施肥、不灌水、不喷施农药的逆境处理下，选择获得的水稻材料具有在低投入下获得高产，表现出更高产量潜力，具有明显的抗旱、抗逆和优质高产的绿色超级稻特征。

表1水旱种植产量比较

表2水旱种植稻米品质比较

实施例2

一、材料与方法

1、材料：以中组14和Hua-Gen-Xian74作为亲本。

2、实验地点和时间：在2006～2014年期间，正季在杭州(富阳实验基地)，冬季在海南(陵水实验基地)，进行连续的水稻栽培和品种选育。

3、育种方法：

(1)以中组14和Hua-Gen-Xian74为亲本，进行杂交，获得F₁代；

(2)F₁代与中组14回交，获得BC₁F₁代种子；

将BC₁F₁代进行育苗移栽，移栽前田间不施加基肥，移栽过程中需进行少量灌水，即水面高于地面6cm，确保水稻苗成功返青；移栽6天后水稻返青成功，进行排水，本田生育期内田间不进行灌水、采用雨养栽培，进行零氮肥管理，零农药喷施管理，让水稻在自然逆境环境下选育；

(4)水稻生殖生长后期进行株型和叶型的鉴定，待水稻进入抽穗扬花期，再进行品种自交或回交，水稻成熟后，测定水稻产量、结实率、总穗数、千粒重以及抗病情况，并根据上述检测指标筛选具有上述优良性状的目标单株；

(5)重复步骤(2)～(4)，直至获得性状稳定的单株。

本实施例所述的亲本经上述育种方法培育后于2012年在杭州实验基地获得农艺性状稳定、抗性好的株系，命名为GJ68。

二、试验结果

1、水稻株型、叶型的测定

在水稻抽穗后25天，即生殖生长期期间，测定水稻的单株有效穗数为16.6个，株高为104.6cm，剑叶长度为31.2cm，宽度为1.30cm，，剑叶角度为12.7度。

2、与高产水稻进行产量比较

2014年，以在常规栽培条件(该栽培条件为实现丰两优4号和天优华占高产的最优栽培条件)下培育的高产杂交水稻品种丰两优4号和天优华占为对照，进行产量品比试验。本实施例获得的GJ68平均亩产482.9kg，与丰两优4号和天优华占相比，GJ68在少灌水3次、不喷施农药、少施化肥50％的条件下，比对照丰两优4号增产1.52％，比天优华占减产1.19％，显示出利用上述方法选育的常规水稻材料在产量上具有与高产杂交稻相当的水平。

3、GJ68在少灌水、少施化肥、少打农药栽培条件下的产量性状和稻米品质

表3节水省肥种植产量性状

表4节水省肥种植稻米品质(米质达到国标3级米)

将上述水稻GJ68置于少灌水3次，少施化肥50％，不打农药的生态条件下栽培，待水稻成熟后，分别选取5株进行考种，并全部收割计算亩产，结果如表3、4所示。

Claims (1)

1.一种绿色超级稻的选育方法，其特征在于，包括：

(1)取水稻亲本中组14和Hua-Gen-Xian74，进行杂交，获得F₁代；

(2)F₁代经自交和回交，得到F₂代和BC₁F₁代；

(3)将F₂代或BC₁F₁代置于自然逆境环境下选育，根据目标性状筛选得到目标单株；

(4)重复步骤(2)～(3)，直至获得性状稳定的单株；

所述自然逆境环境为水稻本田生育期内，进行雨养管理、零氮肥管理以及零农药喷施管理；

所述的雨养管理包括：水稻移栽过程中进行灌水至水面高于地面4～6cm，移栽5～6天后，进行排水；

所述的目标性状包括：产量、株型、叶型、总穗数、结实率、千粒重和抗病性；

所述产量为500～700kg/亩；所述株型包括株高、分蘖数；所述株高为85～110cm，分蘖数为10～17个；

所述叶型包括剑叶长度、宽度、剑叶角度；所述剑叶长度为25～40cm，剑叶宽度为1.2～2.0cm，剑叶角度为13～17度；

所述总穗数为8～15个/株，结实率为82～90％，千粒重为22～28g。