CN105875400A - 改良高直链淀粉含量水稻胶稠度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改良高直链淀粉含量水稻胶稠度的方法。该方法以直链淀粉含量大于24％、胶稠度大于70mm，且携带Wx^g3基因的水稻品系为父本，以直链淀粉含量大于24％、胶稠度小于40mm的水稻品系为母本，通过杂交、回交和分子标记辅助选择，获得胶稠度较母本水稻品系有显著延长的水稻品系。本发明通过分子标记辅助选择水稻Wx^g3等位基因对高直链淀粉含量水稻硬胶稠度性状进行改良，可克服常规育种中表型选择难、周期长、效率低、结果可靠性差的缺点。培育成的水稻新品种与原水稻品种相比，胶稠度得到明显改良，其它诸如直链淀粉含量、生育期、农艺性状、产量、抗性和适应性均十分相似，它们为一对近等基因系，可以在原水稻推广地区直接应用。

Description

改良高直链淀粉含量水稻胶稠度的方法

技术领域

本发明涉及水稻分子育种技术领域，尤其涉及一种改良高直链淀粉含量水稻胶稠度的方法。

背景技术

随着水稻产量的逐渐提高，人们对水稻的品质要求越来越高，稻米品质是一个复杂的性状，主要包括蒸煮食味品质、营养品质和外观品质等。而蒸煮食味品质是稻米品质中最重要指标，主要包括直链淀粉含量、胶稠度和糊化温度。在稻米品质育种过程中，直链淀粉含量是首要考虑的目标性状。不同水稻品种直链淀粉含量相差较大，水稻直链淀粉含量一般分为糯(0-5％)、低(8-18％)、中(20-24％)和高(＞24％)四种类型。对稻米直链淀粉含量的要求，往往因地区和人群的不同而有所不同。如北方以粳米为主，直链淀粉含量一般较低，为12-18％左右；南方则以籼稻为主，直链淀粉含量有低、中、高之分，但我国目前推广的主要品种多为高直链淀粉含量(25％左右及以上)。胶稠度放映了米胶冷却后的延展性和柔软性，一般以4.4％的米胶冷却后延展的长度来表示，分为三个等级：硬胶稠度，胶稠度低于40mm；中胶稠度，胶稠度在41-60mm；软胶稠度，胶稠度高于60mm。一般来说，低直链淀粉含量稻米胶稠度是软的，但高直链淀粉含量的水稻品种，其稻米胶稠度有软、中、硬之分。其中，较软胶稠度由于口感好，受到消费者的欢迎。

近年来，高直链淀粉含量(直链淀粉含量＞24％)稻米由于其所具有的耐消化功能特性，开始受到特定人群(如糖尿病人和营养保健人士)的青睐。然而，高直链淀粉含量稻米常常伴随着胶稠度短、口感硬的问题。因此，通过育种方法培育直链淀粉含量高、且胶稠度软的稻米是符合市场需求的。然而目前，常规水稻育种方法筛选胶稠度性状主要是依靠直接测定杂种分离世代(通常从F₄代开始)的种子。但由于胶稠度是一个受胚乳三倍体细胞控制的性状，同一植株上所结的不同种子的胶稠度存在着遗传分离与基因剂量效应，并易受其它性状和环境因素的影响，因此采用常规育种方法来改良胶稠度就较为困难，周期长，效率低。应用分子标记辅助选择(marker assisted selection，MAS)技术可以克服水稻传统育种方法的局限性。MAS技术的核心是把常规育种中的表型选择转化为基因型选择，结果可靠性强，并且不受植物的生长发育阶段及环境条件的影响。MAS技术与传统育种技术相结合可大大提高育种效率，缩短育种周期。

挖掘并利用优异等位基因是应用MAS技术选育水稻优良品种的基础。水稻籽粒中直链淀粉主要由Wx基因控制合成。目前，根据直链淀粉含量表型，Wx基因可被划分为5类常见的功能等位基因，Wx、Wx^t、Wx^g1、Wx^g2和Wx^g3，直链淀粉含量分别对应于糯、低、中等、24.36-25.20％和25.81-26.19％(Teng等，2012)。其中，Wx^g2和Wx^g3等位基因表型均为高直链淀粉含量。进一步的研究发现，Wx^g2和Wx^g3等位基因对稻米胶稠度的遗传效应存在显著不同。Wx^g3基因遗传效应为软胶稠度(75mm左右)，而Wx^g2基因型稻米为硬胶稠度(32mm左右)(Teng等，2013)。因此，目前生产上高直链淀粉含量、软胶稠度水稻携带的为Wx^g3基因；而高直链淀粉含量、硬胶稠度水稻则携带Wx^g2基因。本发明的目的是利用水稻Wx^g3等位基因的胶稠度遗传特性和MAS技术，提供一种周期短、结果准确的稻米胶稠度改良方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种改良高直链淀粉含量水稻胶稠度的方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，改良高直链淀粉含量水稻胶稠度的方法，以直链淀粉含量大于24％、胶稠度大于70mm，且携带Wx^g3基因的水稻品系为父本，以直链淀粉含量大于24％、胶稠度小于40mm的水稻品系为母本，通过杂交、回交和分子标记辅助选择，获得胶稠度较母本水稻品系有显著延长的水稻品系。

作为优选，分子标记辅助选择，为利用SSR分子标记RM190，或利用紧邻Wx座位两侧的SSR标记进行辅助选择Wx^g3基因。

本发明的有益效果是：

通过分子标记辅助选择水稻Wx^g3等位基因对高直链淀粉含量水稻硬胶稠度性状进行改良，具有周期短、结果准确的优点，可克服传统常规育种中表型选择难、周期长、效率低、结果可靠性差的缺点。培育成的水稻新品种与原水稻品种相比，胶稠度得到明显改良，其它诸如直链淀粉含量、生育期、农艺性状、产量、抗性和适应性均十分相似，它们为一对近等基因系，可以在原水稻推广地区直接应用。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例中利用SSR标记RM190辅助选择Wx^g3基因改良水稻硬胶稠度的示意图。

图2是本发明实施例中利用Wx座位两侧SSR标记辅助选择Wx^g3基因改良水稻硬胶稠度的示意图。

具体实施方式

本实施例以高直链淀粉含量、硬胶稠度水稻品系为受体，以高直链淀粉含量、软胶稠度水稻品系为供体，通过杂交、回交和分子标记辅助选择相结合的方法将Wx^g3基因转入受体亲本中。

本实施例的具体步骤如下：

1.选择生产上推广的直链淀粉含量高、胶稠度硬、高产、抗病的水稻品种为母本(受体)与高直链淀粉含量、软胶稠度水稻品系杂交获得F₁杂交种子；

2.亲本的多态性检测：首先检测SSR标记RM190(该分子标记扩增的微卫星序列位于Wx、基因第1外显子中，为一段(CT)_n重复序列)在2个亲本之间的多态性；如RM190标记无多态，则进一步对紧邻Wx基因座位的微卫星标记进行多态性检测，两侧各筛选出1个微卫星标记；

3.采用回交和分子标记辅助选择相结合的方法将Wx^g3基因转入受体亲本中。如RM190标记具多态性，回交试验方案则如图1所示。从BC₁F₁代起，选取10个左右单株进行代换片段检测，RM190标记按与供体亲本多态性一致的标准在BC₁F₁进行单株选择，获选单株继续回交产生BC₂F₁代；BC₂F₁代选取10个单株用于继续进行RM190标记检测，根据结果，选取单株继续回交产生BC₃F₁；BC₃F₁代选取10个单株继续进行RM190标记检测，根据结果，选取单株继续回交产生BC₄F₁；BC₄F₁代自交，BC₄F₂代选取10个单株进行RM190标记检测，选择到携有供体Wx^g3纯合基因的改良株系。

4.如RM190标记在两水稻亲本间无多态性，则在Wx座位两侧各选1个具多态性的SSR标记对Wx^g3基因进行辅助选择，回交试验方案如附图2所示。从BC₁F₁代起，选取20个单株进行代换片段检测，Wx座位两侧SSR标记按与供体亲本多态性一致的标准在BC₁F₁代进行单株选择，获选单株继续回交产生BC₂F₁代；BC₂F₁代选取20个单株用于继续进行标记检测，根据结果，选取单株继续回交产生BC₃F₁；BC₃F₁代选取20个单株继续进行标记检测，根据结果，选取单株继续回交产生BC₄F₁；BC₄F₁代自交，于BC₄F₂和BC₄F₃代选取单株进行标记检测，选择到携有供体Wx^g3纯合基因的改良株系。

5.分别收获BC₄F₂或BC₄F₃代携带有Wx^g3基因纯合染色体片段的种子，进行胶稠度测定，以确定改造后的水稻亲本胶稠度与未改良水稻亲本相比是否有改变。

具体实施例如下：

实施例1：具有软胶稠度的改良型水稻恢复系籽恢100的选育过程

利用SSR标记RM190辅助选择Wx^g3基因改良籽恢100硬胶稠度性状。

选择高直链淀粉含量、硬胶稠度水稻恢复系籽恢100为母本与高直链淀粉含量、软胶稠度的水稻品系中4188杂交，获得F₁种子；对2水稻亲本的RM190标记进行多态性检测，籽恢100和中4188的(CT)_n重复数分别为12和10，相差2个重复，多态性较好；播种F₁和籽恢100，以籽恢100为轮回亲本，抽穗期完成杂交种F₁与籽恢100的回交，获回交一代BC₁F₁种子；播种BC₁F₁和籽恢100，从BC₁F₁代起，选取10个单株，利用RM190标记进行代换片段检测，按与中4188多态性一致的标准在BC₁F₁进行单株选择；选择到携Wx^g3基因BC₁F₁单株，抽穗期分别完成回交种BC₁F₁与籽恢100的回交，获回交二代BC₂F₁种子；播种BC₂F₁和籽恢100，选取10个单株继续进行RM190标记检测，选择到携Wx^g3基因BC₂F₁单株，继续与华粳籼74回交产生BC₃F₁；播种BC₃F₁和籽恢100，选取10个单株继续进行RM190标记检测，选择到携Wx^g3基因BC₃F₁单株，继续与籽恢100回交产生BC₄F₁；BC₄F₁代自交，收获BC₁F₂种子，BC₄F₂代进行RM190标记检测，选择到携有中4188Wx^g3纯合基因的籽恢100改良后单株；收获改良型籽恢100种子，胶稠度经测定为76mm，原籽恢100胶稠度为30mm。

实施例2：具有软胶稠度的改良型常规籼稻华粳籼74的选育过程

方法1：利用SSR标记RM190辅助选择Wx^g3基因改良华粳籼74硬胶稠度性状

选择生产上推广应用的高直链淀粉含量、硬胶稠度常规籼稻华粳籼74为母本与高直链淀粉含量、软胶稠度的水稻品系中4188杂交，获得F₁种子；对2水稻亲本的RM190标记进行多态性检测，华粳籼74和中4188的(CT)_n重复数分别为11和10，存在多态性；播种F₁和华粳籼74，以华粳籼74为轮回亲本，抽穗期完成杂交种F₁与华粳籼74的回交，获回交一代BC₁F₁种子；播种BC₁F₁和华粳籼74，从BC₁F₁代起，选取10个单株，利用RM190标记进行代换片段检测，按与中4188多态性一致的标准在BC₁F₁进行单株选择；选择到携Wx^g3基因BC₁F₁单株，抽穗期分别完成回交种BC₁F₁与华粳籼74的回交，获回交二代BC₂F₁种子；播种BC₂F₁和华粳籼74，选取10个单株继续进行RM190标记检测，选择到携Wx^g3基因BC₂F₁单株，继续与华粳籼74回交产生BC₃F₁；播种BC₃F₁和华粳籼74，选取10个单株继续进行RM190标记检测，选择到携Wx^g3基因BC₃F₁单株，继续与华粳籼74回交产生BC₄F₁；BC₄F₁代自交，收获BC₁F₂种子，BC₄F₂代进行RM190标记检测，选择到携有中4188Wx^g3纯合基因的华粳籼74改良后单株；收获改良型华粳籼74种子，胶稠度经测定为75mm，原华粳籼74胶稠度为32mm。

方法2：利用Wx座位两侧SSR标记辅助选择Wx^g3基因改良华粳籼74硬胶稠度性状

由于方法1中，两水稻亲本的RM190标记扩增序列的(CT)_n重复数分别为11和10，仅相差1个重复，在标记多态选择时候容易产生误差。因此，采用方法2同步对华粳籼74硬胶稠度性状进行改良，以下为具体实施过程：

选择生产上推广应用的高直链淀粉含量、硬胶稠度常规籼稻华粳籼74为母本与中4188杂交，获得F₁种子；按照离Wx座位两侧最近原则，对2水稻亲本进行SSR标记多态性检测，分别检测到RM587和RM589具多态性，分别距Wx座位3.3和4.2CM；播种F₁和华粳籼74，以华粳籼74为轮回亲本，抽穗期完成杂交种F₁与华粳籼74的回交，获回交一代BC₁F₁种子；播种BC₁F₁和华粳籼74，从BC₁F₁代起，选取20个单株，利用RM587和RM589标记进行代换片段检测，按与中4188多态性一致的标准在BC₁F₁进行单株选择；选择到携Wx^g3基因BC₁F₁单株，抽穗期分别完成回交种BC₁F₁与华粳籼74的回交，获回交二代BC₂F₁种子；播种BC₂F₁和华粳籼74，选取20个单株继续进行RM587和RM589标记检测，选择到携Wx^g3基因BC₂F₁单株，继续与华粳籼74回交产生BC₃F₁；播种BC₃F₁和华粳籼74，选取20个单株继续进行RM587和RM589标记检测，选择到携Wx^g3基因BC₃F₁单株，继续与华粳籼74回交产生BC₄F₁；BC₄F₁代自交，于BC₄F₂和BC₄F₃代进行RM587和RM589标记检测，选择到携有中4188Wx^g3纯合基因的华粳籼74改良后单株；收获改良型华粳籼74种子，胶稠度经测定为75mm，原华粳籼74胶稠度为32mm。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (2)

1.改良高直链淀粉含量水稻胶稠度的方法，其特征在于：以直链淀粉含量大于24％、胶稠度大于70mm，且携带Wx^g3基因的水稻品系为父本，以直链淀粉含量大于24％、胶稠度小于40mm的水稻品系为母本，通过杂交、回交和分子标记辅助选择，获得胶稠度较母本水稻品系有显著延长的水稻品系。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的分子标记辅助选择，为利用SSR分子标记RM190，或利用紧邻Wx座位两侧的SSR标记进行辅助选择Wx^g3基因。