CN105210858B - 一种杂交水稻的育种方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种杂交水稻的育种方法，该方法包括：(1)将第一水稻品系与第二水稻品系进行杂交，得到F1代水稻；(2)将所述F1代水稻进行自交得到F2代水稻；(3)选择上述F1自交后代中，带有目标性状的可育单株水稻进行自交系选；获得遗传稳定的带有目标性状的可育水稻品系；(4)使用基因定点突变技术，敲除上述遗传稳定的带有目标性状的可育水稻品系中的温敏核不育基因TMS5，获得带有目标性状但不含转基因成分的温敏核不育水稻品系S；(5)利用所述S通过杂交配组，选育杂交水稻组合。本发明的杂交水稻的育种方法优化了两系杂交水稻选育过程，大大提高了育种效果。

Description

一种杂交水稻的育种方法

技术领域

本发明涉及农业生物技术领域，具体地，涉及一种杂交水稻的育种方法。

背景技术

两系法杂交稻具有不育系育性受核基因控制，没有恢保关系，配组自由；种子繁育程序简单，成本低；稻种资源利用率高，选育出优良组合机率高等优点。2005-2012年推广面积最大的杂交稻组合中，两系杂交稻连续8年蝉联第一，两系法杂交水稻应用面积推广逐年扩大，推广区域遍布全国16个省、市、自治区，在生产中已占主导地位，两系法育种将引领杂交水稻未来发展的方向。

随着水稻温敏不育基因TMS5和P/TMS12-1被精确定位与克隆(Zhou et al.,2012,Cell Research；Zhou et al.,2014,Nature Communications)，华南农业大学庄楚雄团队设想将可育品系通过Cas9系统定点敲除TMS5和P/TMS12-1基因，直接获得温敏核不育系，并获得成功，具体参见专利文献CN101333533B、CN104293827A、CN104651392A、CN104651393A。

选育出理想的光温敏核不育系是两系法杂交稻育种中的关键。目前两系法杂交稻育种的过程中，需要低温孕穗繁殖光温敏核不育材料，且因为不育许多重要性状难以进行评价与选择。

因此，目前的两系法杂交稻育种方法存在繁育条件相对苛刻和性状选择困难等缺陷。

发明内容

本发明的目的是克服目前的两系法杂交稻育种方法所存在的繁育条件相对苛刻且性状选择困难等缺陷，提供一种解决这些缺陷的杂交水稻育种方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种杂交水稻的育种方法，该方法包括如下步骤：(1)将第一水稻品系与第二水稻品系进行杂交，得到F1代水稻；(2)将所述F1代水稻进行自交得到F2代水稻，或者将所述F1代水稻与第三水稻品系复交得到三交F1代水稻；(3)选择所述F2代水稻或者所述三交F1代水稻中带有目标性状的可育单株水稻进行一代或多代自交系选；且每一代自交系选均选择带有目标性状的可育单株水稻进行下一代自交系选；获得遗传稳定的带有目标性状的可育水稻品系；(4)使用基因定点突变技术，敲除上述遗传稳定的带有目标性状的可育水稻品系中的温敏核不育基因TMS5，获得带有目标性状但不含转基因成分的温敏核不育水稻品系S；(5)利用所述温敏核不育水稻品系S通过杂交配组，选育杂交水稻组合；所述第一水稻品系、所述第二水稻品系和所述第三水稻品系各自为符合育种目标的不同水稻品系；所述第一水稻品系和所述第二水稻品系至少其中一个为两系不育系；如果所述第一水稻品系和所述第二水稻品系都是两系不育系，则所述第一水稻品系和所述第二水稻品系分别受不同核不育基因控制；或者，所述第一水稻品系、所述第二水稻品系和所述第三水稻品系中至少一个为两系不育系，如果所述第一水稻品系、所述第二水稻品系和所述第三水稻品系都为两系不育系，则所述第一水稻品系、所述第二水稻品系和所述第三水稻品系中至少一个与另外两个分别受不同核不育基因控制。

通过上述技术方案，本发明的发明人结合温敏不育基因定点敲除技术，针对两系不育系选育过程存在不育材料需要低温繁殖及居多性状在不育世代难评价、选择的问题，提供了一种可以解决这些问题的温敏核不育系选育的方案：把常规两系不育系育种方法中从F2分离群体及其后代中选择选不育株变为选择可育株，不仅便于加代繁育，而且可育株在群体中数量更多、遗传更加丰富、增加了选到优良株系的机会；可育株繁育后代种子量充足，也利于开展高产、品质及病虫抗性等的评价，便于更充分利用各种水稻资源高产、优质、抗病虫等优良性状的聚合。该方法为进一步更充分发掘、利用水稻杂种优势，推动杂交水稻技术新的发展，以及保障我国粮食安全提供了一种新方法。

因此，本发明的杂交水稻育种方法优化了两系杂交水稻选育过程，大大提高了杂交水稻育种效果。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。

图1是实施例1的杂交水稻选育过程图。

图2是实施例2的杂交水稻选育过程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供一种杂交水稻的育种方法，该方法包括如下步骤：(1)将第一水稻品系与第二水稻品系进行杂交，得到F1代水稻；(2)将所述F1代水稻进行自交得到F2代水稻，或者将所述F1代水稻与第三水稻品系复交得到三交F1代水稻；(3)选择所述F2代水稻或者所述三交F1代水稻中带有目标性状的可育单株水稻进行一代或多代自交系选；且每一代自交系选均选择带有目标性状的可育单株水稻进行下一代自交系选；获得遗传稳定的带有目标性状的可育水稻品系；(4)使用基因定点突变技术，敲除上述遗传稳定的带有目标性状的可育水稻品系中的温敏核不育基因TMS5，获得带有目标性状但不含转基因成分的温敏核不育水稻品系S；(5)利用所述温敏核不育水稻品系S通过杂交配组，选育杂交水稻组合；所述第一水稻品系、所述第二水稻品系和所述第三水稻品系各自为符合育种目标的不同水稻品系；所述第一水稻品系和所述第二水稻品系至少其中一个为两系不育系；如果所述第一水稻品系和所述第二水稻品系都是两系不育系，则所述第一水稻品系和所述第二水稻品系分别受不同核不育基因控制；或者，所述第一水稻品系、所述第二水稻品系和所述第三水稻品系中至少一个为两系不育系，如果所述第一水稻品系、所述第二水稻品系和所述第三水稻品系都为两系不育系，则所述第一水稻品系、所述第二水稻品系和所述第三水稻品系中至少一个与另外两个分别受不同核不育基因控制。

其中，为了消除转基因带来的安全隐患，步骤(4)中，在敲除温敏不育基因TMS5后的水稻植株自交后代中进行转基因标记检测，根据检测结果，摈弃携带转基因标记的那些水稻植株，保留不携带转基因标记的那些水稻植株。

其中，优选所述两系不育系为光温敏核不育水稻不育系。

其中，所述温敏不育基因TMS5的序列可以如SEQ ID NO.1所示。

其中，第一水稻品系、第二水稻品系和第三水稻品系为带有目标性状的不同水稻品系，也就是符合育种目标的不同水稻品系，可以选自由两系不育系、三系不育系、三系保持系、两系父本、三系恢复系、常规水稻品种和任何来源的水稻育种中间材料组成的组。例如，将第一水稻品系与第二水稻品系进行杂交具体可以为将两系不育系(S)与三系保持系(B)杂交、或者二系不育系(S)与常规稻杂交、或者两系不育系(S)与恢复系(R)杂交、或者任何符合育种目标的两个水稻间杂交、再与二系不育系(S)复交，等。

其中，选择F2代水稻中带有目标性状的可育单株水稻可以进行1-15代自交系选；具体的自交系选代数可以根据亲本亲缘关系及每一代自交系选株系群体的遗传稳定性情况来确定，具体的确定标准可以为水稻育种领域中常规使用的确定标准，本发明没有特别要求。优选地，选择F2代水稻中带有目标性状的可育单株水稻进行2-7代自交系选；且每一代自交系选均选择带有目标性状的可育单株水稻进行下一代自交系选；获得遗传稳定的带有目标性状的可育水稻品系。其中，遗传稳定的标准可以为水稻育种领域中常规使用的确定标准，本发明没有特别要求，例如国家标准GB/T 19557.7中关于一致性和稳定性的判断标准。

其中，步骤(4)中，使用基因定点突变的操作可以通过ZFN系统、TALEN系统或CRISPR/Cas9系统进行。其中，具体的操作方法可以参照本领域已公开的文献进行，本发明没有特别的要求，例如可以参照CN101333533B、CN104293827A、CN104651392A、CN104651393A的方法进行。

其中，所述目标性状包括好的开花习性、株叶形态、高产、优质、抗病虫及抗倒伏等性状中的至少一种或多种。具体地，可参照袁隆平主编的《杂交水稻学》等杂交水稻著作中关于杂交水稻不育系基本特性要求。

其中，所述符合育种目标的水稻品系可以为各种能够用于杂交水稻育种的水稻品系，这些水稻品系可以通过购买或索取得到，可以是本发明的申请日之前或之后能为公众获得的水稻品系，例如可以包括炳1B、Y58S、广占63S及湘晚籼13号等，但不限于这几个品种。

其中，该方法还可以包括：使用通过本方法育成的带有目标性状的温敏不育水稻品系进行杂交水稻组合选育及生产杂交水稻种子。

以下，通过实施例进一步详细说明本发明。

实施例1

本实施例的育种目标为选育抗稻瘟病两系不育系及组合，选择符合该育种目标的具有开花习性好与配合力强的Y58S和具有开花习性好及抗稻瘟病的炳1B分别作第一与第二杂交亲本品系。

用第一水稻品系Y58S(购自安徽袁粮水稻产业有限公司)与第二水稻品系炳1B(购自湖南杂交水稻研究中心)杂交，得到F1代水稻，将F1代水稻自交，得到F2代水稻，在F2群体中选择110株株叶形态好的可育单株(F3)，在稻瘟病病圃从F3株系中选择抗稻瘟病株系21个，继续自交、系选具有好的株叶形态、开花习性的株系，并在病圃复检稻瘟病抗性，至F8代获得基本稳定的抗稻瘟病优良可育株系13C18。参照文献CN104293827A中的记载，运用CRISPR/Cas9系统敲除13C18株系TMS5基因(序列如SEQ ID NO.1所示)，通过分子检测其后代，筛选出不含转基因成分的株叶形态好、抗稻瘟病、配合力强的温敏不育系炳1318S。

将温敏不育系炳1318S与水稻品系9311等配制成抗稻瘟病高产优质新组合炳两优1311。选育过程参见附图1。

实施例2

本实施例的育种目标为选育镉低积累、优质、耐逆杂交水稻两系不育系；用具有配合力好、其组合耐高温的广占63S作第一水稻品系和具有稻米镉低积累、优质性状的湘晚籼13号作第二水稻品系。

用第一水稻品系(广占63S，具有好的配合力与耐高温性状，购自合肥丰乐种业股份有限公司)与第二水稻品系(湘晚籼13号，具有优质与镉低积累性状，购自湖南省水稻研究所)杂交，得到F1代水稻，将F1代水稻自交，得到F2代水稻，在高温条件从F2群体中选择株叶形态好、结实率高的单株85个，后代自交、综合选育，F5获得趋于稳定的优良株系33个，F6-F7代连续两代种植于镉超标试验田、其稻米送湖南省农业科学院稻米及制品检测中心测定镉含量，筛选出镉低积累株系13C680；参照文献CN104293827A中的记载，运用CRISPR/Cas9系统敲除候选株系TMS5基因(序列如SEQ ID NO.1所示)，对其后代进行分子检测，筛选出不含转基因成分的镉低积累、优质、耐高温的温敏不育系湘广680S。选育过程参见附图2。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (4)

1.一种杂交水稻的育种方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)将第一水稻品系与第二水稻品系进行杂交，得到F1代水稻；

(2)将所述F1代水稻进行自交得到F2代水稻，或者将所述F1代水稻与第三水稻品系复交得到三交F1代水稻；

(3)选择所述F2代水稻或者所述三交F1代水稻中带有目标性状的可育单株水稻进行一代或多代自交系选；且每一代自交系选均选择带有目标性状的可育单株水稻进行下一代自交系选；获得遗传稳定的带有目标性状的可育水稻品系；

(4)使用基因定点突变技术，敲除上述遗传稳定的带有目标性状的可育水稻品系中的温敏核不育基因TMS5，获得带有目标性状但不含转基因成分的温敏核不育水稻品系S；

(5)利用所述温敏核不育水稻品系S通过杂交配组，选育杂交水稻组合；

所述第一水稻品系、所述第二水稻品系和所述第三水稻品系各自为符合育种目标的不同水稻品系；所述符合育种目标的不同水稻品系选自由两系不育系、三系不育系、三系保持系、两系父本、三系恢复系、常规水稻品种和任何来源的水稻育种中间材料组成的组；

所述第一水稻品系和所述第二水稻品系至少其中一个为两系不育系；如果所述第一水稻品系和所述第二水稻品系都是两系不育系，则所述第一水稻品系和所述第二水稻品系分别受不同核不育基因控制；

或者，所述第一水稻品系、所述第二水稻品系和所述第三水稻品系中至少一个为两系不育系，如果所述第一水稻品系、所述第二水稻品系和所述第三水稻品系都为两系不育系，则所述第一水稻品系、所述第二水稻品系和所述第三水稻品系中至少一个与另外两个分别受不同核不育基因控制；

所述两系不育系为光温敏核不育水稻不育系。

2.根据权利要求1所述的育种方法，其中，所述温敏不育基因TMS5的序列如SEQ IDNO.1所示。

3.根据权利要求1所述的育种方法，其中，步骤(4)中，使用基因定点突变的操作通过ZFN系统、TALEN系统或CRISPR/Cas9系统进行。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述目标性状包括开花习性好、理想株叶形态、高产、优质、抗病虫、抗倒伏等优良性状中至少一种以上。