CN1065712C - 水稻无融合生殖固定杂种优势的育种方法 - Google Patents

Abstract

水稻无融合生殖固定杂种优势的育种技术属水稻杂种优势利用领域。本发明提供一种不需年年制种又能多代利用无融合生殖固定杂种优势的育种技术。本发明包括选育水稻无融合生殖系，选配亲本，进行杂交，筛选含水稻无性种子的基因型，筛选水稻无融合体，进行品种比较，选育优质、高产、多抗的无融合生殖杂交水稻品种。本发明解决了杂交水稻亲本少、米质差的难题，缩短育种周期2/3以上。用这种技术选育出的粳稻84-15在黄淮地种植，比常规水稻新稻6811平均增产15%。

Description

水稻无融合生殖固定杂种优势的育种方法

本发明属水稻杂种优势利用领域。

三十年代，Navashion和Karpechenk提出无融合生殖固定杂种优势的育种。八十年代，发现玉米六月禾(poa pretensis)、大黍(panicum madmum)、高粱R473等无融合生殖遗传资源。但到目前为止，国际上尚未报道水稻无融合生殖研究情况。

本申请人在《水稻无融合生殖育种论文集》中公开了一种水稻无融合生殖育种方法，其主要的技术特征为：1、选配亲本，即选择优良的无融合生殖系和性状互补的常规稻品种作亲本；2、进行杂交：兼性无融合生殖系既可作母本，也可作父本进行杂交，专性无融合生殖系只能作父本；3、评价杂种F1：对杂种F1植株的农艺性状、丰产潜力、抗性、米质的超亲竞争优势进行评价，以筛选出优良的组合；4、筛选无融合体；5、品种比较。但是这一方法本身还有一定的缺陷，在生产上不易实施。

本发明的目的是提供一种不需年年制种又能多代利用无融合生殖固定杂种优势的育种技术。

本发明的内容为固定水稻杂种优势育种技术，共有六个程序：

(1)选育水稻无融合生殖系。选育有系统分离、系统遗传、固定杂种特点的遗传工具粳稻84-15和籼稻3027。在固定杂种优势研究中，首先用非洲长药野生稻(Olongistaminata，染色体为A1A1)与亚洲栽培稻(O．Sativa粳稻80-6195，染色体组为AA)杂交，并获得杂交种子，杂种第一代植株在北京迟熟，杂种优势是非常明显的，该组合的杂种第二代是疯狂分离，从中收29株种子，在杂种第三代分别和29个小区，由此分离出个体之间植物学特征和生物学特性是完全相同的三个不同群体即粳稻84-15、粳稻84-23粳稻84-01(图1)；用亚洲栽培稻明恢63与非洲长药野生稻杂交，并获得杂交种子，该组合的杂种第一代植株在北京正常成熟，杂种优势是不明显的，在杂种第二代分离出个体之间植物学特征和生物学特性是完全相同的，二个不同的群体，即高杆株群和矮杆株群，籼稻3027和籼稻3028(图2)，用粳稻84-15、粳稻84-01、粳稻84-23和籼稻3027、籼稻3028作固定杂种优势的载体与有性生殖水稻品种为受体进行杂交，均能得到杂交种子，在杂种第二代能够选出不需年年制种又能多代利用的杂交水稻品种，如中新1号(84-15×喜峰)。杂交稻2号(84-15〔桂毕2号×芦大×桂大〕)，粳稻〔84-15×鄂宜105〕杂交稻1号(3027×坊迪)，籼稻89-63(84-15×密阳23)，籼稻(3027×矮)籼稻(3027×三桂粘)等；经细胞学观察粳稻84-15胚根染色体数目是2n=24，胚乳细胞染色体数目95％左右是2n=24，5％左右是3n=36，由此证明胚乳细胞95％左右是没有“三融合”的，即二个极细胞有自动发育成胚乳的能力。胚胎学研究证明粳稻84-15和籼稻3027的无性胚来自株心细胞；遗传学研究指出粳稻84-15和籼稻3027具有系统分离、系统遗传、固定杂种的特性。以上实验结果证明粳稻84-15和籼稻3027等是水稻无融合生殖系。

(2)选配亲本，选配亲本的原则是必须选择二个之一是无融合生殖系，或者二个亲本都是无融合生殖系，选育优质、高产、抗性好、配合力高的性状互补的水稻无融合生殖系和有性生殖水稻品种作杂交亲本，还要考虑二个亲本的米质、产量、抗性、配合力等性状的互补；但在亲本中，谁作父本，谁作母本呢?这要根据无融合生殖所属类型而定，因为专性无融合生殖系的雌蕊拒绝接受花粉，而本身的花粉有生活力，所以它只能作父本与其他品种杂交，兼性无融合生殖的雌蕊能够接受花粉而本身的花粉也有生活力，所以它既可以作母本，也可以作父本与其他品种杂交，如兼性无融合生殖稻89-63与兼性无融合生殖粳稻84-01杂交，能够得到杂交种子。

(3)将已选配好的亲本进行杂交，获得含无融合生殖基因型的水稻杂种。在无融合生殖水稻，如籼稻84-15、籼稻3027开花前一天，整穗、去雄、套袋；第二天把有性生殖的水稻品种如坊迪、喜峰的花粉授到母本粳稻84-15、籼稻3027的柱头上然后套袋隔离，这样经过2-3次授粉即可得到含水稻无融合生殖的杂交种子，如8-15×喜峰、3027×坊迪；这个方法可以进行品种间杂交，也可进行亚种间杂交，也可进行种间(指非洲长药野生稻与亚洲栽培稻)杂交，成功率可以达到100％。

(4)筛选含水稻无性种子的基因型，将上面所得到的杂交种子如84-15×喜峰、3027×坊迪，分别按组合播种、单株插秧，然后观察和标记在植物学特征和生物学特性上与母本如粳稻84-15、籼稻3027和父本如喜峰、坊迪不同的一代杂种植株，当这些植株开花授粉时，携带无融合生殖基因的雌配子与携带无融合生殖基因的雄配子结合时，能够产生纯合隐性的无融合体基因型的水稻种子，成熟时分别按组合单株逐穗收获，分别脱粒，分别编号，装袋保存，其内则含有无性种子：如84-15×喜峰、3027×坊迪；这些无性种子在下一代才能表现出来，这种作法与常规稻和杂交稻育种法把杂种一代混合播种，混合脱粒和保存是完全不相同的。

(5)筛选水稻无融合体，即筛选优质、高产、多抗的水稻无融合体；将含有无融合生殖的无性种子，如84-15×喜峰、3027×坊迪，分别按组合、株穗系播种、插秧；在杂种第二代植株可出现二种表现型：第一种是不分离株群，它们的植物学特征和生物学特性是完全相同的即无融合体；第二种是分离株，它们每一个植株的植物学特征和生物学特性是完全不相同的，(图3)我们的目标是筛选第一种株群如84-15×喜峰，固定株群1、2、3，并将它们分别混合脱粒、编号、装袋保存。如果用于个兼性无融合生殖系作杂交亲本，它们可以固定杂种一代或接近杂种一代的杂种优势，也就是说它们的杂种二代是不分离的或者说是基本不分离的；这种选育水稻无融合体的方法和常规育种方法在杂种后代连续单株选择是完全不相同的。

(6)进行品种比较，选育优质、高产、多抗的无融合生殖杂交水稻品种，将杂种第三代的无融合体如84-15×喜峰、3027×坊迪与对照种杂交稻如籼稻汕优桂33、粳稻秀优57，分别播种、插秧，在生育期间，进行田间调查，取样考种，统计资料筛选比杂交水稻质量优、产量高、抗性好的杂交水稻品种，如中新1号、杂交稻1号杂交稻2号。这些杂交水稻品种是不需要年年制种，又能多代利用的，表现了丰产性好、米质优、抗性好、适应性广等特点。

本发明的优点和积极效果。本发明是一种水稻优质、超高产、多抗的育种新途径，解决了杂交水稻亲本少、米质差的难题，也解决了常规稻远缘杂交后代疯狂分离难稳定的问题，能够固定品种间、亚种间、种间的杂种优势，缩短育种周期三分之二以上，把杂交稻的杂种优势和常规稻的多代利用的特点综合为一体，成为一种理想的育种技术。应用这项育种技术在杂种第二代选育的杂交水稻有中新1号(粳稻84-15×喜峰)，籼稻89-63(84-15×密阳23)和杂交稻1号(3027×坊迪)及杂交稻2号(84-15×[桂毕2号×芦大]×桂大))等，均表现优质、高产、抗性好。用这种技术选育出的粳稻84-15在黄淮地区种植，比常规水稻品种新稻6811平均增产15％。

图1为选育粳稻系84-15过程；

图2为选育籼稻无融合生殖系3027过程；

图3为选育杂交粳稻品种84-15×喜峰即中新1号过程；

图4为选育专性或接近专性无融合生殖杂交水稻品种过程。

下面结合附图详细说明本发明实施例。

实施例1：以野生稻(O．longistaminata、染色体组AlAl)作母本与栽培稻(80-6195)作父本进行杂交并获得杂交种子。杂交第一代植株自交的种子，按株系、穗收。杂种第二代植株分离，自交的种子(混合杂种群体1、2、3)，按株系，穗收杂种第三代植株分离出个体之间植物学特征和生物学特性完全相同的三个不同杂种群体1、2、3(无融合体)，它们的农艺性状与母本、父本是不同的，其中杂种群体2就是粳稻无融合生殖系84-15。它是一个高产水稻品种，植株营养优势突出，叶片绿色，茎秆粗壮，株高95-105厘米，穗长28-30厘米，每穗总粒200-300粒，结实率80％左右，千粒重25-28克，米质较好。1988年在河南省偃师县推广，最高产量达到每亩700公斤，一般产量每亩550公斤。

长花药野生稻(O．longistaminata)：多年生野生稻，来自非洲贝宁国，含有无融合生殖基因，根茎繁殖，分蘖力强，每株分蘖20-30个，叶片深绿，株高135-150cm，穗长15-18cm，主穗总粒数60-80个，在自然条件下，不抽穗；在北京人工短日照处理30-40天才能抽穗，结实率0．1％，具有自交不亲和性的特点，但在异交时，花粉有生活力。种皮黑色长芒，千粒重15-20克，抗稻瘟病，中抗白叶枯病、抗稻飞虱。

80-6195：粳稻品系，株高110-115cm、穗长20-25cm，每株有效穗数6-8个，叶片绿色，主穗总粒数120-180粒、结实率85-90％，千粒重24-25克，黄谷、种子无芒，米腹白较小，有爆腰，在北京全生育期170-180天。抗稻瘟病和白叶枯病。

实施例2：以栽培稻(明恢63)作母本与野生稻(O．longistaminata)作父本进行杂交并获得杂交种子。杂交一代植株的自交种子按株系，穗收。杂种第二代植株分离出个体之间植物学特征和生物学特性完全相同的二个不相同杂种株群1、2(无融合体)，它们的农艺性状与母本、父本是不相同的，其中杂种株群2就是矮杆籼稻无融合生殖系3027。

明恢63：籼稻，株高120-125cm，穗长25-30cm，有效穗5-8个，叶片淡绿色，主穗总粒数150-200粒，结实率75-80％，千粒重20-24克，颖壳有紫尖，种子金黄色，有顶芒，米粒不透明，有爆腰，在北京全生育期160-165天，抗稻瘟病。

实施例3：以粳稻无融合生殖84-15作母本与有性生殖品种粳稻喜峰作父本进行杂交并获得杂交种子。杂种第一代植株自交的种子，按株系，穗收。杂种第二代植株分离出四个表现型：第一，分离株，它们个体之间的植物学特征和生物学特性是完全不同的，给于淘汰，第二，固定株群1，它们个体之间的植物学特征和生物学特性是完全相同的(无融合体)，它们的农艺性状与两个亲本是不同的，其丰产性没有超过高值亲本，如喜峰，给予淘汰。第三，固定株群2，它们个体之间的植物学特征和生物学特性是完全相同的(无融合体)，它们的农艺性状与两个亲本是不同的其丰产性超过高值品种，如喜峰，但没有超过对照种，如中丹2号，给予淘汰。第四固定株群3，它们个体之间的植物学特征和生物学特性是完全相同的(无融合体)，它们的农艺性状与两个亲本是不同的，其丰产性不仅超过高值亲本，如喜峰，也超过对照种，如中丹2号；因此在杂种第三代选育出超标的无融合体杂交水稻品种84-15×喜峰(经北京市审定定名为中新1号)。

喜峰：栽培粳稻品种，从日本引入北京，株型好，株高90-95cm，穗长18-20cm每株有效穗数5-8个，叶片绿色，主穗总粒数80-90个，结实率80-85％，千粒重20-25克，种子有顶芒，米质好，在北京作麦茬稻种植亩产600-800斤，全生育期140-145天，抗稻瘟病，较抗白叶枯病。

实施例4：以兼性无融合生殖系如籼稻89-63作母本与兼性或专性无融合生殖系如粳稻84-01作父本进行杂交并获得杂交种子。杂种第一代植株自交的种子，按株系，穗收并筛选超亲超标的无融合体的种子，该种子杂种第二代个体之间的植物学特征和生物学特性是完全相同的。它们的农艺性状与第一代杂种植株是相同的或似的，但与两个亲本是不同的。因此，在杂种第二代就可以选育出相当于杂种第一代具有的杂种优势并能进行专性或接近专性无融合生殖的杂交水稻品种，如89-15×8401。

Claims (5)

1、一种水稻无融合生殖固定杂种优势的育种方法，包括选择无融合生殖系和与该无融合生殖系性状互补品种作为亲本进行杂交；在所得杂交种的自交后代中筛选符合育种目标的无融合生殖体；将所选择的无融合生殖体与生产用品种进行田间对比试验，选择出符合育种目标的无融合生殖生产用栽培稻；其特征在于将杂交种按组合播种，单株插秧，采收穗系内植株性状相同且与亲本性状不同植株的种子，按株穗系播种、插秧，选择穗系内性状相同群体作为无融合体。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述无融合生殖系是以非洲野生稻(O．longistaminata)为母本与亚洲栽培稻(O．sativa)80-6195进行杂交后，在所得杂交种的第三代中选择出来的。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述无融合生殖系是以非洲野生稻为父本与栽培稻明恢63进行杂交后，在所得杂交种的第二代中选择出来的。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述无融合生殖系是粳稻84-15，所述互补品种是粳稻喜峰，并以84-15为母本。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述无融合生殖系和所述互补品种均为兼性无融合生殖系，且以粳稻84-01为父本，以灿稻89-63为母本。

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