CN105325285B - 选育具有隐性双色颖壳标记水稻的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种选育具有隐性双色颖壳标记水稻的方法，包括如下步骤：1)从颖壳颜色较深的水稻品种中筛选颖壳颜色特异隐性基因供体品种；2)以颖壳颜色特异隐性基因供体品种与具有云南颖壳黑褐色遗传背景的水稻品种杂交后，多代自交，选育得到具有双色颖壳的株系；3)具有双色颖壳的株系经多点试验、稳定性试验，选择性状稳定、抗性强、适应性广的具有双色颖壳的品系；4)以具有双色颖壳的品系VII与颖壳颜色正常的品种杂交鉴定选育得到具有隐性双色颖壳标记水稻。本发明选育具有隐性双色颖壳标记水稻的方法有利于拓宽水稻隐性的特殊颜色颖壳标记基因发掘渠道。

Description

选育具有隐性双色颖壳标记水稻的方法

技术领域

本发明涉及水稻育种技术，具体是一种选育具有隐性双色颖壳标记水稻的方法。

背景技术

水稻是世界主要作物，也是我国最主要的粮食作物，世界上一半以上人口以稻米为主食，中国高达60％以上，因此，水稻技术创新状况备受世界高度关注。水稻颖壳颜色是水稻重要的标记性状，能稳定遗传的性状，受环境影响小，抽穗后就能直观识别，在水稻种子生产和商业化开发过程中，尤其是在杂交水稻商业化制种和机械化制种生产过程中，具有非常特殊意义。发掘出具有自主知识产权的独占性、专有性的带有直观特殊标记的种子，有利于防范商业侵权行为造成的损失。利用亲本颖壳颜色差异，使用色选机可以将杂交种子和亲本分离，就可以有效解决制种生产机械化播种、混收的技术难题，巨大降低生产成本，同时，有利于田间去杂，提高种子纯度，因此，研究并发掘新的水稻颖壳颜色已成为当前水稻研究热点和难点之一。

现代水稻育种科学实践证明，突破性的成就依赖于特异种质的发掘及其在生产上的有效应用。黄大辉等利用带有黑色颖壳的广西普通野生稻作为亲本转育出黑颖壳水稻品种，认为黑色颖壳对黄色(正常色)颖壳为显性遗传。张从合等利用带有由隐性基因控制褐色颖壳的爪哇稻材料M95和广占63-4S杂交，选育出褐色颖壳两系不育系新安S。何立斌等利用隐性基因控制褐色颖壳的印度水稻Dular和协青早杂交转育，成功选育出带有由隐性基因控制的褐色颖壳标记的不育系中7A，并可以用于机械化制种生产。张志雄等利用航天失重、宇宙射线等手段诱发基因突变技术，成功发掘出具有由隐性基因控制的橙色颖壳不育系花香A。另外，一些科学家利用生物技术成功地从黄色颖壳水稻发掘出具有褐色颖壳水稻品种。然而，这些特异颖壳颜色发掘多是从现有褐色颖壳水稻资源中转育出来，可利用资源有限，发掘方法单一，特别是挖掘出来的颖壳标记色大多数褐色或黑色，颖壳标记色类型不够丰富，并且整粒颖壳都是标记色，造成颖壳叶绿素含量降低，影响水稻颖壳进行光合作用，因此，探索水稻颖壳特异颜色标记发掘方法，挖掘出拥有自主知识产权，具有新的颖壳特异颜色标记类型，对防范产品被侵权行为，推进杂交水稻制种生产机械化，增强产品核心竞争力具有重要意义。

发明内容

本发明针对水稻特异颖壳颜色标记类型和挖掘方法单一的现状，提供一种选育具有隐性双色颖壳标记水稻的方法。

本发明的选育具有隐性双色颖壳标记水稻的方法，包括如下步骤：

1)以a个颖壳颜色较深的水稻资源品种I分别与颖壳颜色正常的水稻品种II杂交，种植杂交后代，筛选杂交种颖壳颜色正常但植株群体不整齐的颖壳颜色较深的水稻资源品种，作为颖壳颜色特异隐性基因供体品种III；

2)以颖壳颜色特异隐性基因供体品种III与具有云南颖壳黑褐色遗传背景的水稻资源品种IV(具有该遗传背景的品种一般具有隐性的颜色特异基因)杂交得到基因型杂合的水稻V，多代自交，选育得到b个具有双色颖壳的株系VI；

3)b个具有双色颖壳的株系VI经多点试验、稳定性试验，选择c个性状稳定、抗性强、适应性广的具有双色颖壳的品系VII；

4)以c个具有双色颖壳的品系VII与颖壳颜色正常的品种VIII杂交，选择杂交一代颖壳颜色正常、杂交二代双色颖壳性状分离情况符合隐性基因性状分离规律，且杂种一代综合性状好的具有双色颖壳的株系VII，得到具有隐性双色颖壳标记水稻IX；

所述a、b、c为正整数。

本发明的关键是发掘隐藏在颖壳颜色较深的水稻资源品种I中的颖壳颜色特异隐性基因，经分离、重组和纯化，得到具有隐性双色颖壳标记水稻IX。因此，本发明首先筛选颖壳颜色特异隐性基因供体品种III，淘汰颖壳颜色较深的水稻资源品种I中颖壳颜色特异基因为显性基因的品种。

所述颖壳颜色正常是指颖壳颜色为常见的杆黄色。

步骤1)所述颖壳颜色较深的水稻资源品种I可为来自国内外的地方颖壳颜色较深的水稻品种，包括各地方老品种和通过老品种杂交选育出的颖壳颜色较深的水稻常规品种及其衍生品种。

所述双色颖壳标记，在抽穗后到灌浆时，颖壳上部为橙色，腊黄后变为赭黄色，而颖壳下部从抽穗到灌浆为绿色，腊黄后逐渐变为杆黄色，到成熟时表现为整粒颖壳上部分颜色为赭黄色，下部颜色为杆黄色。

所述隐性双色颖壳标记，指控制双色颖壳标记性状由隐性基因控制，此隐性双色颖壳品种和正常品种杂交，杂交F₁植株所结籽粒颖壳正常(即杆黄色)。

其中，步骤1)所述颖壳颜色特异隐性基因供体品种III，优选为同一穗上籽粒间颖壳颜色深浅程度不一的品种。同一穗上籽粒间颖壳颜色深浅程度不一说明该品种含有类型多样的颖壳颜色特异基因。

其中，步骤1)所述a个颖壳颜色较深的水稻资源品种I分别与颖壳颜色正常的水稻品种II杂交，颖壳颜色较深的水稻资源品种I可作为母本与水稻品种II杂交，也可作为父本与水稻品种II杂交。

所述杂交，为常规的水稻杂交，要点有：一是依据父本和母本的生物学特性，采取栽培技术措施，使父母本在同一时间开花；二是通过人工去雄(当母本为不育系时不需人工去雄)、人工授粉等外部手段将父本的花粉传到母本的柱头上进行杂交授粉，获取杂交稻种子。

所述综合性状好是指表现为产量高、性状稳定、抗性强、适应性广、配合力高等，评价标准同一般水稻选育时关于综合性状的评价标准。

所述适应性广是指比其它品种更适宜在不同海拔、纬度，不同生态气候推广种植。

所述多代自交的代数优选4-8代。

所述颖壳颜色特异隐性基因供体品种III优选缅甸黄板所。

所述具有云南颖壳黑褐色遗传背景的水稻资源品种IV是指云南颖壳黑褐色水稻品种及以之选育的衍生品种，优选为宜恢1577。

所述颖壳颜色正常的品种VIII是指颖壳颜色杆黄色的常见品种，优选为不含感光基因的文香28A、Y58S等优良不育系。

所述具有隐性双色颖壳标记水稻IX优选成功选育出的文赭稻748。

本发明还提供所述具有隐性双色颖壳标记水稻选育方法在水稻育种中的应用。

本发明所述选育具有隐性双色颖壳标记水稻的方法，具有如下优点：

1、本发明选育出来的颖壳上部或者靠近颖尖部分颜色为赭黄色，底部或者靠近枝梗的颖壳为正常色，赭黄色部分占籽粒颖壳的四分之三，正常色部分占四分之一，不仅与正常水稻品种种子相比，形成了对比非常明显的一颗种子有赭黄色、杆黄色两个不同颜色颖壳标记的水稻品种，而且和已经成功选育出来的种子全部是褐色、黑色和橙色具有明显标记差异，有利于确保自主知识产权产品的专有性、真实性和标记性，有利防范自主知识产权或产品受到侵犯造成的损失。

2、有利于拓宽水稻隐性的特殊颜色颖壳标记基因发掘渠道，充分利用颖壳颜色正常的地方稻种资源，挖掘类型丰富的隐性特殊颜色颖壳标记基因材料。专利申请人从事二十多年的水稻遗传育种实践探索，认为水稻颖壳颜色深浅与抗寒性和光照强度有关，现有正常色颖壳水稻在成熟前颖壳绿色，灌浆成熟后变成黄色，因为有利于稻穗籽粒本身进行光合作用，增强籽粒的饱满度，提高水稻种性遗传力度，是水稻适应环境和人为长期选择的结果，就像隐性雄性不育基因一样，丰富的颖壳颜色基因及其表型性状稳定地“隐藏”在地方水稻种质资源中，有些与其它性状基因连锁，不易突变表现出来，可以通过人工杂交等技术方法促使不同颖壳颜色基因重组，特别是增加了由隐性基因控制的特异颜色颖壳基因重组结合机率，可以获得新的隐性特异颜色颖壳标记性状水稻单株出来。按照这一理论设想，成功选育出隐性赭黄色颖壳标记性状的水稻品种，和我国目前成功选育方法相比，标记色、利用材料和发掘方法不同，进一步丰富我国水稻颖壳色标记类型，同时，发掘利用材料更广泛，挖掘方法相对简单，成本更低。

3、利用颖壳褐色的地方水稻品种作为亲本杂交转育出来，以及通过辐射、太空失重导致水稻颖壳颜色基因突变选育出来的具有特异颜色颖壳标记性状的水稻品种或杂交水稻亲本，籽粒颖壳颜色全部是同一颜色，叶绿素含量降低，影响水稻颖壳进行光合作用，造成籽粒饱满度降低，本发明选育出来的籽粒颖壳四分之一保留正常色，颖壳可以进行光合作用，可增加种子的饱满度。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的范围。

若未特别指明，实施例中所用的杂交技术为本领域技术人员所熟知的常规杂交技术。

以下实施例中所涉及水稻品种豪香24B为文山壮族苗族自治州农业科学院稻作研究所选育的品种，在文山壮族苗族自治州农业科学院稻作研究所种质库中有保存，从该种质库引种得到。地方水稻品种豪感、豪哈、红壳红糯、紫谷、豪糯甸、豪愣、拉说、豪康、豪姆亮、豪召、元阳红米、缅甸黄板所、豪皮、大紫杆、黄壳香、泰国茉莉花、靠岗、戈和、善东巴、且巴、豪达达弄、豪木允、豪木吕、丽江新团黑谷、丽江攀天黑谷、宁蒗老鸦谷、印度Dular等为申请人收集保存的系列地方资源品种，在文山壮族苗族自治州农业科学院稻作研究所种质库中有保存。文香28B、文恢206、文恢247、文香28A、两系不育系Y58S、恢复系宜恢1577和云南常规香型软米水稻良种滇屯502是公知公用的水稻品种，可引自种子库或各品种的选育单位。

实施例1颖壳颜色特异隐性基因供体品种的筛选

本实施例以香型软米优良保持系豪香24B、文香28B和恢复系文恢206、文恢247、宜恢1577等作为父本(作为本发明的水稻品种II)，以豪感、豪哈、红壳红糯、紫谷、豪糯甸、豪愣、拉说、豪康、豪姆亮、豪召、元阳红米、缅甸黄板所、豪皮、大紫杆、黄壳香、泰国茉莉花、靠岗、戈和、善东巴、且巴、豪达达弄、豪木允、豪木吕、豪木西、丽江新团黑谷、丽江攀天黑谷、宁蒗老鸦谷、印度Dular等作为母本(作为本发明的颖壳颜色较深的水稻资源品种I)，于2004年7月云南省文山市院网室杂交配组，获得140个杂交F₁组合种子。

同年11月把杂交F₁种子带到海南三亚文山州农科院试验基地种植，次年4月对种植的杂交F₁植株进行鉴定，其中，缅甸黄板所/豪香24B、缅甸黄板所/文香28B、缅甸黄板所/文恢206、缅甸黄板所/文恢247和缅甸黄板所/宜恢1577等杂交组合植株群体最不整齐，籽粒颖壳色和父本一致，说明缅甸黄板所品种资源群体最不稳定，并且其颖壳颜色偏深黄、颜色深浅不一，具有双色颖壳标记性状没有表达出来，属隐性基因控制，结合平时的观察，缅甸黄板所很容易分离出不同的株型、粒型、株高以及不同的颖壳颜色等，因此，选择以缅甸黄板所为本发明方法中的颖壳颜色特异隐性基因供体品种III。

实施例2具有双色颖壳标记株系的选育

本实施例以缅甸黄板所作为本发明的颖壳颜色特异隐性基因供体品种III，以具有云南颖壳黑褐色遗传背景的高抗稻瘟病、株型优良、配合力强的恢复系宜恢1577作为具有云南颖壳黑褐色遗传背景的水稻资源品种IV，选育具有双色颖壳的株系VI，具体为：

2005年4月，在三亚文山州农科院试验基地，以黄板所为母本，以宜恢1577为父本进行杂交，之后在云南省文山市文山州农科院试验基地和海南三亚文山州农科院试验基地，采用系谱法和增加选择压的方法进行分离、加代选择，纯化双色颖壳标记基因及其它优异性状基因。于2007年7月，分离、自交加代到F₅时，出现了籽粒带有赭黄色-杆黄色颖壳性状单株，共选择出带有赭黄色-杆黄色颖壳性状单株16株，同年11月带到三亚市文山州农科院试验基地加代种植。2008年4月，按照株型好、稳定等选择标准，在三亚基地去除2个性状还未稳定株系，筛选带有赭黄色-杆黄色颖壳性状株系14个。

至此，本实施例筛选带有赭黄色-杆黄色颖壳性状株系14个作为本发明的具有双色颖壳的株系VI。

实施例3具有双色颖壳的品系VII的选育

本实施例以实施例2筛选出来的14个带有赭黄色-杆黄色颖壳性状株系作为本发明的具有双色颖壳的株系VI，选育具有双色颖壳的品系VII，具体为：

2008年5月，把从三亚试验基地筛选出来带有赭黄色-杆黄色颖壳性状的14个株系，分别在云南的文山、罗平、景洪、隆阳、宾川以及贵州的贵阳、四川的江油、广汉等8个不同生态区域进行多点鉴定试验。试验以其杂交父本宜恢1577和云南香型软米常规水稻良种滇屯502作为对照，试验每小区0.02亩，每小区种植360丛，单本种植，不设重复。成熟时按照整齐性、抗稻瘟病、株高、每亩有效穗、每穗粒数、结实率、千粒重和单株重量进行考种。综合各试验点的考种调查结果，文05-712、文05-722、文05-738、文05-748、文05-752、文05-759、文05-766、文05-774等8个株系产量均比对照高5.2％以上，抽穗整齐，抗稻瘟病，株高适中，外观品质好，适应性广泛，说明文05-712、文05-722、文05-738、文05-748、文05-752、文05-759、文05-766、文05-774等株系比对照有优势，具有在生产上应用推广价值。

至此，本实施例选择出05-712、文05-722、文05-738、文05-748、文05-752、文05-759、文05-766、文05-774等8个株系作为本发明的具有双色颖壳的品系VII。

实施例4具有隐性双色颖壳标记水稻文赭稻748的选育

本实施例以实施例3选育的8个品系作为本发明的具有双色颖壳标记品系VII，选育具有隐性双色颖壳标记水稻IX。具体如下：

2009年3月在三亚文山州农科院基地，以三系不育系文香28A、两系不育系Y58S为母本，分别与文05-712、文05-722、文05-738、文05-748、文05-752、文05-759、文05-766、文05-774等8个品系杂交，获得文香28A/文05-712、文香28A/文05-722、文香28A/文05-738、文香28A/文05-748、文香28A/文05-752、文香28A/文05-759、文香28A/文05-766、文香28A/文05-774、Y58S/文05-712、Y58S/文05-722、Y58S/文05-738、Y58S/文05-748、Y58S/文05-752、Y58S/文05-759、Y58S/文05-766、Y58S/文05-774等16个杂交F₁组合。2009年4月在文山市文山州农科院基地种植16个杂交F₁组合，每小区面积0.02亩，每小区种植360丛，单本种植，不设重复。2009年8月底按照株高、穗长、每亩有效穗、每穗粒数、每穗实粒数、结实率、千粒重、单株重量、小区重量等性状进行考种调查，同时，观察F₁植株籽粒颖壳颜色表现。2009年11月选择F₁植株籽粒颖壳颜色正常，产量位居前3位，综合性状表现最好的3个组合F₁植株上的种子，带到三亚文山州农科院基地种植，每个杂交组合种植群体4000株，单本种植。2010年3月对F₂群体双色颖壳标记性状进行分离鉴定，用卡平方X²作适合性检验推断双色颖壳标记性状的遗传模式。

结果文香28A/文05-748、文香28A/文05-774和Y58S/文05-748等3个组合产量位居前三位，说明文05-748配合力强；文香28A/文05-748、文香28A/文05-774和Y58S/文05-748等3个组合F1植株籽粒颖壳颜色正常，没有出现双色色颖壳标记性状，F₂代植株分离出正常颖壳色植株和有双色颖壳标记性状植株，说明双色颖壳标记性状属隐性遗传，受核隐性基因控制。对F₂分离的正常颖壳色植株和有双色颖壳标记性状的群体进行经x²测验，正常颖壳色：双色颖壳标记性状分离比例符合15:1，说明双色颖壳标记性状是由2对隐性基因控制。

由于文05-748品系的F₁杂交组合产量最高，抗性最强，大穗，籽粒外观品质好，配合力最强，把文05-748品系暂定名为文赭稻748，即本发明的具有隐性双色颖壳标记水稻IX。

Claims (6)

1.一种选育具有隐性双色颖壳标记水稻的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)以a个颖壳颜色较深的水稻资源品种I分别与颖壳颜色正常的水稻品种II杂交，种植杂交后代，筛选杂交种颖壳颜色正常但植株群体不整齐的颖壳颜色较深的水稻资源品种，作为颖壳颜色特异隐性基因供体品种III；

2)以颖壳颜色特异隐性基因供体品种III与具有云南颖壳黑褐色遗传背景的水稻资源品种IV杂交得到基因型杂合的水稻V，多代自交，选育得到b个具有双色颖壳的株系VI；

3)b个具有双色颖壳的株系VI经多点试验、稳定性试验，选择c个性状稳定、抗性强、适应性广的具有双色颖壳的品系VII；

4)以c个具有双色颖壳的品系VII与颖壳颜色正常的品种VIII杂交，选择杂交一代颖壳颜色正常、杂交二代双色颖壳性状分离情况符合隐性基因性状分离规律，且杂种一代综合性状好的具有双色颖壳的株系VII，得到具有隐性双色颖壳标记水稻IX；

所述a、b、c为正整数；

所述双色颖壳，在抽穗后到灌浆时，颖壳上部为橙色，腊黄后变为赭黄色，而颖壳下部从抽穗到灌浆为绿色，腊黄后逐渐变为杆黄色，到成熟时表现为整粒颖壳上部分颜色为赭黄色，下部颜色为杆黄色；

所述颖壳颜色特异隐性基因供体品种III为缅甸黄板所。

2.根据权利要求1所述的选育方法，其特征在于，步骤1)所述颖壳颜色较深的水稻资源品种I为来自国内外的颖壳颜色较深的地方水稻品种。

3.根据权利要求1所述的选育方法，其特征在于，所述多代自交的代数优选4-8代。

4.根据权利要求1所述的选育方法，其特征在于，所述具有云南颖壳黑褐色遗传背景的水稻资源品种IV为宜恢1577。

5.根据权利要求1所述的选育方法，其特征在于，所述具有隐性双色颖壳标记水稻IX优选成功选育出的文赭恢748。

6.权利要求1-5任一项所述的具有隐性双色颖壳标记水稻选育方法在水稻育种中的应用。