CN106342679A - 一种多年生稻的育种方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及稻作育种中具有多年生性状的稻作育种方法，属于稻作遗传育种学领域。所述方法是以长雄野生稻(Oryza longistaminata)为父本、栽培稻(O.sativa)为母本进行杂交，利用分子标记辅助选择(Marker assisted selection,MAS)将长雄野生稻的多年生性状通过杂交、回交转移至栽培稻中选育多年生稻作(Perennial Rice,PR)品种的育种方法。通过本发明提供的多年生稻育种方法而选育的多年生稻作品种，能够实现种植一次而连续收获多年(多次)的目的。

Description

一种多年生稻的育种方法及应用
技术领域
本发明涉及稻作育种中具有多年生性状的稻作育种方法，属于稻作遗传育种学领域。
背景技术
针对人为长期过度耕作带来的水土流失、土壤肥力下降等问题，1989年国际稻作所(International Rice Research Institute，IRRI)提出发展多年生陆稻，在旱地上种植多年生陆稻获得粮食收入的同时达到防止水土流失、保护生态环境的双重目的。从那以后，国内外一些研究机构开始了多年生稻遗传改良的探索。多年生稻(Perennial Rice,PR)，顾名思义，就是种植一次可以连续收获多年的稻作品种及其生产技术。栽培稻，即通常说的现代改良稻作品种，无论是亚洲栽培稻(O.sativa)还是非洲栽培稻(O.glaberrima)，其野生种都具有多年生的特性。一般来说，多年生稻主要是利用栽培稻自身稻桩上的腋芽、普通野生稻(O.rufipogon)的匍匐茎、长雄野生稻(O.longistaminata)的地下茎等三种方式实现稻作的多年生性，然而腋芽和匍匐茎由于不能忍受冬季的低温和干旱等环境因素没有获得更多的进展，而利用长雄野生稻地下茎特性发展多年生稻，不论理论还是实践方面逐渐有了新的突破。
1991年，法国学者Ghesquiere研究认为长雄野生稻地下茎的表达和胚败育基因(D1)连锁在一起位于水稻第2号染色体；1998年，日本学者Maekawa研究认为长雄野生稻的地下茎(Rhizome,Rhz)同位于第4染色体上和无叶舌基因(lg,liguleless)连锁；2003年，国际稻作所的Erik.J.Sacks研究认为地下茎的表达受到隐性或部分隐性基因控制。然而该系列研究只停留在理论层面，未取得实质性进展，没有真正用于生产。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种在栽培稻中引入长雄野生稻多年生性的遗传位点，使栽培稻获得多年生性的方法，以及该方法在培育多年生稻品种(系)中的应用。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种多年生稻的育种方法(图1)，包括如下步骤：
(1)以长雄野生稻为父本，以栽培稻为母本进行杂交获得F1代；
(2)将上述F1代自交或回交，得到F2或BC1代分离群体及后代材料；
(3)利用后代分离群体进行遗传分析得到影响多年生性(地下茎表达及其丰度)的遗传位点；
(4)以携带影响多年生性(地下茎表达及其丰度)的遗传位点后代材料为供体、栽培稻为受体，采用分子标记辅助选择培育出具有多年生性状的稻作品系。
进一步的，所述影响多年生性(地下茎表达及其丰度)的遗传位点包括主效位点和微效位点，所述主效位点包括Rhz2和Rhz3所述微效位点包括QRl1、QRbd2、QRn2、QRn3、QRn5、QRn6、QRl6、QRn7、QRl7和QRl10。(Rhz代表地下茎表达主效位点；Q代表微效位点(QTL)；Rn代表单株地下茎个数多少；Rbd：地下茎分枝程度；Rl:地下茎平均长度；数字代表该位点位于第几号染色体。)
进一步的，所述步骤(4)中供体所携带的影响多年生性(地下茎表达及其丰度)的遗传位点个数至少包含一个。
进一步的，所述步骤(4)中得到的多年生稻品系种数为至少一种。
一种多年生稻的育种方法培育出来的多年生稻作品系。
一种多年生稻作育种方法在培育多年生稻作品系中的应用。
本发明的有益效果在于：
1.本发明提供的多年生稻的育种方法，以栽培稻/长雄野生稻杂交获得后代分离群体，准确鉴定到12个控制多年生性(地下茎表达及其丰度)的遗传位点；通过携带不同多年生性遗传位点的材料为供体，采用分子标记辅助选择(MAS)技术培育出了种植一次，可以连续收获多年(多次)的多年生稻作品种(系)；且本发明通过不同多年生性遗传位点的组合，可以培育出适应不同生态类型的多年生水/陆稻，如具有长地下茎的多年生稻适于山地种植，可以防止水土流失，保护生态环境；而具有短地下茎的多年生稻品种(如PR24)适合普通水田种植。
2.根据本发明提供的育种方法培育的多年生稻与再生稻相比，其再生机制有本质区别。本发明提供的多年生稻是利用长雄野生稻多年生性遗传位点控制的地下茎的腋芽重新生长，稻作生产能力恢复正常，具有种植一次收获多年(多季)的生产优势；本发明提供的多年生稻与现有再生稻技术相比，多年生稻实践意义更高。
3.利用本发明提供的方法培育的多年生稻连续多年产量高，经济效益好，极具推广价值：多年生稻生产技术展现出了一种新型、高效、环境友好、绿色农业、轻简化的稻作生产经营方式，不需要重复购买种子，育秧、移栽以及犁田耙田等田间栽培过程，大幅度降低劳动力和资金的投入，据统计，种植该多年生稻的生产成本可降低45％，每亩减少大约600元的生产成本，且产量高，收益好，极具推广价值。
附图说明
图1为多年生稻的育种流程图；
其中，A：长雄野生稻(强壮的地下茎)；
B：一年生稻(无越冬能力)
C：多年生稻(C1：多年生稻的模式株型；C2：以地下茎为主要方式的多年生性；C3：培育生产推广应用的多年生稻品种，箭头所指是上一季的稻桩)。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
1.多年生稻的育种
(1)以长雄野生稻为父本，以栽培稻RD23为母本进行杂交获得F1代；
(2)将上述F1代自交和回交，得到F2和BC1分离群体及后代材料；
(3)利用F2代和BC1分离群体进行遗传分析得到影响多年生性(地下茎表达及其丰度)的遗传位点，所鉴定影响多年生性遗传位点包括主效位点和微效位点；
主效位点包括Rhz2和Rhz3；
微效位点包括QRl1、QRbd2、QRn2、QRn3、QRn5、QRn6、QRl6、QRn7、QRl7和QRl10；
(4)以携带影响多年生性遗传位点后代材料为供体、栽培稻为受体，采用分子标记辅助选择培育具有多年生性状的稻作品种(系)，如PR24。
2.多年生稻生产试验
多年生稻品种PR24，该品系携带了多年生性遗传位点Rhz2(Chr3)、Rhz3(Chr4)、QRn2(Chr2)、QRbd2(Chr2)、QRn7(Chr7)、QRn10(Chr10)，除了具有多年生性外，该品系还具有株型紧凑、抗病性强、丰产稳产等优良特性，适于生产应用。
将PR24放在西双版纳进行田间试验。
地点1种植条件及密度：自然条件，0.7万株/亩；
地点2，种植条件及密度：自然条件，1.1万株/亩；
经过多年生产实践，产量表现如下表所示：
品种：PR24，第一季(2014年早稻)，第二季(2014年晚稻)，第三季(2015年早稻)，第四季(2015年晚稻)
本发明的有益效果在于：
1、本发明提供的多年生稻的育种方法，可以快速培育出种植一次连续收获多年(多次)的多年生稻品种；且本发明通过不同多年生性遗传位点的组合，可以培育出适应不同生态类型的多年生水陆稻，如具有长地下茎的多年生稻适于山地种植，可以防止水土流失，保护生态环境；而具有短地下茎的多年生稻适合普通水田种植。
2、根据本发明提供的方法培育而成的多年生稻品种(系)可以利用多年生性，下一年(季)稻作生产能力恢复正常，实现多年生稻的生产经营的显著优势，实践意义高。
3、通过本发明提供的方法培育的多年生稻展现出了一种新型、高效、环境友好、绿色农业、轻简化的稻作生产经营方式，社会效益好，经济收益高。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种多年生稻的育种方法，包括如下步骤：
(1)以长雄野生稻为父本，以栽培稻为母本进行杂交获得F1代；
(2)将上述F1代自交或回交，得到F2或BC1分离群体及后代材料；
(3)利用后代分离群体进行多年生性的遗传分析，获得影响多年生性的遗传位点；
(4)以携带影响多年生性遗传位点的后代材料为多年生性供体、栽培稻为受体，采用分子标记辅助选择通过杂交、回交将多年生性转移至栽培稻中，培育出具有多年生性状的多年生稻品系。
2.如权利要求1所述的多年生稻育种方法，其特征在于，所述影响多年生性状的遗传位点包括主效位点和微效位点，所述主效位点包括Rhz2和Rhz3，所述微效位点包括QRl1、QRbd2、QRn2、QRn3、QRn5、QRn6、QRl6、QRn7、QRl7和QRl10。
3.如权利要求1所述的多年生稻育种方法，其特征在于，所述步骤(4)中供体所携带的影响多年生性状的遗传位点个数至少包含一个。
4.一种如权利要求1～3项中任一项所述的多年生稻育种方法培育出来的多年生稻品系。
5.一种如权利要求1～3项中任一项所述的多年生稻育种方法在培育多年生稻中的应用。
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