CN106857231A - 一种利用水稻f2群体优势的育种方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水稻杂种优势利用领域，该发明利用了一种反向温敏雄性不育系为母本，通过与育性正常的父本杂交来配制F2群体，在相对高温条件下抑制不育单株的产生，提高F2群体的产量。具体包括以下步骤：在反向温敏雄性不育系的育性敏感期温度低于26℃时，利用反向温敏雄性不育系的不育特性，以反向温敏雄性不育系作为母本，以恢复系作为父本进行杂交或制种，获得F1杂交种；调整播插期，在隔离条件下让F1杂交种自交繁殖，收获F2种子；测试F2群体的生育期、丰产性和适应性，筛选适宜在长江流域作中稻种植的丰产稳产型F2群体。本发明能获得无不育单株、具有一定增产潜力的F2群体，且繁衍F2群体的母种生产程序简单、成本低廉，克服了传统方法存在的高不育株率影响产量优势的问题。

Description

一种利用水稻F2群体优势的育种方法

技术领域

本发明涉及水稻杂种优势利用领域，具体涉及一种水稻的育种方法。

背景技术

水稻的杂种优势利用取得了巨大成功，杂交水稻(即两个水稻品种的杂交F1代)一般比常规水稻增产10％-15％，但杂交种的制种产量较低，生产成本过高，过高的杂交水稻种子价格制约了杂交水稻的发展。水稻的F2代，即杂交种的自交后代群体，其产量一般低于F1，但普遍高于双亲(增产幅度一般为5-10％)，同样具有潜在的利用价值。从长远来看，对F2代的利用能大幅度提高制种产量(是F1代制种产量的80-100倍)，显著降低生产成本，更好地协调成本与效益之间的矛盾。

F2的优势利用需要依赖高效的F1生产体系；大规模生产F1需要亲本一方为花粉彻底败育的雄性不育系(称为“母本”)，亲本另一方为育性正常的恢复系(称为“父本”)。化学杀雄法和遗传繁育法是获得雄性不育系的两种主要途径；化学杀雄法是使用化学产品杀死花粉，获得不育系；利用化杀法制备F2群体的优点是F2群体不会出现不育株，但缺点是因分蘖发育不同步，导致化学杀雄法难以彻底杀死所有花粉，从而影响母种(即F1种子)的种子纯度。遗传繁育法是借助遗传控制体系来实现雄性不育系的繁殖；目前，能实现遗传繁殖的雄性不育系主要包括质核互作型雄性不育系和正向光温敏型雄性不育系；利用这两类不育系来制备F2群体的优点是母种纯度有保障，缺点是F2群体中会分离出高比例的不育株(若不育性受1对隐性基因控制，则不育株率占F2群体的25％)，降低群体产量。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种利用水稻F2群体优势的育种方法，通过利用反向温敏雄性不育系RMS(高温下可育，低温条件下不育)作为创制F2群体的母本，将其制备的F2群体在长江流域作为中稻种植后，该区域温度处于F2群体育性敏感期的可育温度范围内，从而消除了群体中的不育株，充分发挥了水稻的F2群体优势。

本发明具体的技术方案如下：

一种利用水稻F2群体优势的育种方法，包括以下步骤：在反向温敏雄性不育系的育性敏感期温度低于26℃时，利用反向温敏雄性不育系的不育特性，以反向温敏雄性不育系(RMS)作为母本，以恢复系(NR)作为父本进行杂交或制种，获得RMS/NR的F1杂交种；然后，通过安排合理播插期，在隔离条件下让F1杂交种自交繁殖，收获F2种子；测试F2群体的生育期、丰产性和适应性，筛选适宜在长江流域作中稻种植的丰产稳产型F2群体。该群体因剔除了不育单株，确保了优势的发挥。

在本发明中，所述反向温敏雄性不育系为雁农S或由雁农S转育而来的高育性转换温度型反向温敏雄性不育系。该反向温敏雄性不育系在育性敏感期温度高于30℃时，其花粉育性正常，表现为可育，能自交结实，用于繁殖；当育性敏感期环境温度低于26℃时，反向温敏雄性不育系花粉败育，表现为不育，结实率接近0％，用于制种。

优选的，本发明的育种方法中还包括在育性敏感期温度高于30℃时，对反向温敏雄性不育系种子进行自交繁殖的步骤。

其中，反向温敏雄性不育系的育性敏感期为幼穗分化发育的第四至六期。实现“RMS的育性敏感期温度高于30℃”的理想条件是，在湖南、湖北、江西、安徽、浙江、福建等地将所述反向温敏雄性不育系的幼穗分化第四至六期安排在6月中旬至8月下旬。

本发明的恢复系(NR)的花粉可育、能正常自交结实，生产上已经应用或未应用的可育水稻，包括三系恢复系、两系恢复系、优质常规稻及其他正常可育水稻资源都可以作为恢复系使用。

优选生产出的F1杂交种还包括筛选步骤：筛选与长江流域中稻的生育期相当，综合农艺性状优良的杂交组合F1。

实现“F1杂交种自交繁殖”的理想条件是通过适当调整播差期，使F1在28～32℃的外界环境温度条件下(如湖南、江西等地的8月中旬至9月上旬)抽穗，以避开极端高温或低温天气，提高种子产量；同时，通过物理隔离或错开花期等手段，避免其他品种花粉窜入而影响种子纯度。

获得所述F1的自交繁殖种子后，还包括对F2群体进行不同生态区域的品比试验以测试F2群体的生育期、丰产性和适应性，具体试验程序执行由农业部制定的长江流域中稻品比试验方案或由长江中游省份包括湖南、湖北、江西、安徽、浙江、福建等制定的中稻品比试验方案，筛选适宜在长江流域作中稻种植的丰产稳产型F2群体。其中，品比试验的区试对照采用长江流域常规种植的水稻。

所述丰产稳产型F2群体与长江流域种植的区试对照相比应满足三个基本要求，一是F2的生育期与区试对照相当，即F2群体的抽穗期(占群体总穗数的60％以上抽穗)和成熟期(90％以上的单株成熟)与区试对照的差异控制在5d以内，优选为3d以内；二是F2产量不低于区试对照，三是F2群体的品质和稻瘟病抗性均与对照相当。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明利用反向温敏雄性不育系配制F2群体，通过反向温敏雄性不育系与恢复系进行杂交或制种，能高效生产F1代杂交种，避免了化学杀雄法所存在的花粉育性不彻底，影响F1的种子纯度的问题，确保了F1代杂交种的高纯度。创制的F2群体在高温条件下种植不会出现不育单株，并通过筛选得到丰产稳产性、品质和抗病性均不低于区试对照的F2群体，适合用作长江流域中稻生产。本发明育种方法能高效生产F1代杂交种，F2种子无不育株，群体产量高。能够低成本高产出的生产F2种子，充分发挥并利用F2种子潜在的杂种优势，提高水稻产量。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明。

图1：本发明育种方法的示意图。

具体实施方式

本发明合理利用反向温敏雄性不育系，为培育有产量优势的F2群体创造了条件。反向温敏雄性不育系属于一种特殊类型的雄性不育系；在高温条件下，这类资源或品系的花粉育性正常，可自交结实，用来繁殖；而在低温条件下，其花粉彻底败育，不能结实，从而用来制种。从生产实用性考虑，反向温敏雄性不育系的育性转换温度越高，其在低温条件下制种就越安全，反之则不利于安全制种；而在繁殖方面，育性转换温度越高的反向温敏雄性不育系适宜选择在长江流域的夏季进行繁殖，而低转换温度的反向温敏雄性不育系具有更宽松的繁殖条件，如整个长江流域及其以南区域都是其理想的繁殖场所。雁农S具有较高的育性转化温度，因此，利用反向温敏雄性不育系为母本与正常可育父本配制的F2群体，理论上是一个反向温敏不育单株占比25％的群体；只要该群体的育性敏感期处于高温条件下(如湖南长沙6-8月的日均温度超过了30℃)时，其中的反向温敏不育单株就会因高温诱导而恢复育性；也就是说，反向温敏雄性不育系的F2群体在高温条件下不会出现不育单株，这在一定程度上稳定了群体产量。

通过对湖南、江西等省份的多年多点试验发现，利用雁农S配制的多个F2群体适宜作中稻种植，其群体不会出现不育株，并且具有一定的增产潜力，表明该方法是实用的。

如图1所示，本发明一种利用水稻F2群体优势的育种方法，包括以下步骤：

1.在育性敏感期气温高于30℃时，对雁农S或由雁农S转育而来的高育性转换温度型反向温敏雄性不育系RMS进行自交繁殖；

2.在育性敏感期气温低于26℃时，以RMS为母本，恢复系NR为父本进行杂交，获得RMS/NR的F1杂交种；

3.筛选与长江流域中稻的生育期相当，综合农艺性状优良的杂交组合F1；

4.通过合理安排播插期，在隔离条件下让F1单株自交繁殖，收获F2种子；

5.将F2种植在长江流域，筛选适于做中稻种植的丰产稳产型F2群体；

6.按照1-4步骤，扩繁F2，并对强优势F2群体进行推广种植。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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：产量优势明显、适宜在湖南作中稻种植的“雁农S/N454”与“雁农S/N762”组合的培育

1.2009年12月-2010年4月，在海南三亚种植反向温敏雄性不育系雁农S及9311、R527、明恢63、P143、608、N454、N762等7个恢复系；2010年3月中旬，以雁农S为母本(此时温度低于26℃，雁农S表现为不育状态)，分别与9311、R527、明恢63、P143、608、N454、N762等7个恢复系父本进行杂交，各收获F1杂交种70-100粒。

2.2010年5月-9月，在湖南长沙对上述F1杂交种进行分区种植，适当调整播差期，使F1在28～32℃的外界环境温度条件下抽穗，以避开极端高温或低温天气，提高种子产量。每个F1组合种植50-70株；为避免组合之间相互串粉，在抽穗前7d进行薄膜隔离处理；同年10月，各组合收获自交结实种子30000-35000粒(F2代)；

3.2011年5月-9月，在长沙以Y两优1号为对照，对上述组合的F2群体进行分区种植，每个F2群体种植3000穴，每穴2苗，3次重复。本季以生育期、结实率和产量为选择性状，预期目标是筛选生育期与对照相近，结实率在80％以上，产量不低于对照的F2群体。

F2群体于5月10日播种，大多在8月10日左右始穗，以群体内有90％的稻穗达到成熟的日期作为成熟期，淘汰成熟期与Y两优1号相差大于5d以上的F2群体，包括群体生育期比对照长了9d的雁农S/P143和长了7d的雁农S/9311。然后，对育性进行观察发现，各F2群体中没有分离出完全不育单株，这说明反向温敏不育基因的不育起点温度较高，从而使F2中的反向温敏不育单株表现为正常可育；随机对剩余的5个F2群体选取5点、每点取20株调查结实率，淘汰结实率低于80％的F2群体；经调查，雁农S/608的F2群体结实率为73.2％，雁农S/R527的结实率为71.6％，而雁农S/明恢63、雁农S/N454、雁农S/N762及Y两优1号的结实率在82.8-91.3％％之间，因此淘汰雁农S/608与雁农S/R527。最后，通过小区实收产量发现，雁农S/N454和雁农S/N762的F2产量分别达到了661.7kg/667m²和647.8kg/667m²，比对照Y两优1号(605.5kg/667m²)增产9.28％和6.98％，而雁农S/明恢63的F2产量为629.5kg/667m²，低于对照而予以淘汰。因此，选择雁农S/N454和雁农S/N762的F2群体进入下轮生态测试和抗病性评价。

表1：不同组合的F2群体生育特性及产量

4.2012年5月-9月，分别在湖南怀化、衡阳、浏阳对雁农S/N454和雁农S/N762的F2群体进行品比试验(2000株/小区，3次重复)，经产量调查发现在以上三个试验点雁农S/N454和雁农S/N762的F2群体生育期与对照Y两优1号相差5d以内，其产量都高于Y两优1号。

表2：不同地区品比试验结果

5.2012年和2013年的5月-9月，委托湖南省植物保护所对雁农S/N454和雁农S/N762的F2群体进行稻瘟病抗性鉴定；湖南桃江病圃2年的抗性结果发现，雁农S/N454和雁农S/N762的F2群体表现抗苗瘟，中抗叶瘟和穗颈瘟。

综上，本发明的一种利用水稻F2群体优势的育种方法，能低成本、高效率、高纯度地产出F1代杂交种，并借助高温条件抑制了F2群体中不育单株的出现，稳定了群体产量，从而充分发挥了F2群体的杂种优势潜力，是为高产育种的有效方法。

上述实施方式旨在举例说明本发明可为本领域专业技术人员实现或使用，对上述实施方式进行修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，故本发明包括但不限于上述实施方式，任何符合本权利要求书或说明书描述，符合与本文所公开的原理和新颖性、创造性特点的方法、工艺、产品，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用水稻F2群体优势的育种方法，其特征在于，包括以下步骤：

在反向温敏雄性不育系的育性敏感期温度低于26℃时，利用反向温敏雄性不育系的不育特性，以反向温敏雄性不育系作为母本，以恢复系作为父本进行杂交或制种，获得F1杂交种；

调整播插期，在隔离条件下让F1杂交种自交繁殖，收获F2种子；

测试F2群体的生育期、丰产性和适应性，筛选适宜在长江流域作中稻种植的丰产稳产型F2群体。

2.根据权利要求1所述的育种方法，其特征在于，所述反向温敏雄性不育系为雁农S或由雁农S转育而来的高育性转换温度型反向温敏雄性不育系。

3.根据权利要求1所述的育种方法，其特征在于，所述反向温敏雄性不育系为在育性敏感期温度高于30℃时，对反向温敏雄性不育系种子进行自交繁殖得到。

4.根据权利要求1所述的育种方法，其特征在于，所述反向温敏雄性不育系的育性敏感期为幼穗分化发育的第四至六期。

5.根据权利要求3所述的育种方法，其特征在于，所述反向温敏雄性不育系育性敏感期温度高于30℃的条件为：在湖南、湖北、江西、安徽、浙江、福建地区将所述反向温敏雄性不育系的幼穗分化第四至六期安排在6月中旬至8月下旬。

6.根据权利要求1所述的育种方法，其特征在于，所述恢复系为花粉可育、能正常自交结实的可育水稻。

7.根据权利要求1所述的育种方法，其特征在于，所述恢复系为三系恢复系、两系恢复系或常规稻。

8.根据权利要求1所述的育种方法，其特征在于，所述调整播插期，使F1在28～32℃的外界环境温度条件下抽穗。

9.根据权利要求1所述的育种方法，其特征在于，所述隔离条件包括物理隔离和/或错开花期。

10.根据权利要求1所述的育种方法，其特征在于，所述丰产稳产型F2筛选的条件为：与长江流域常规种植的水稻相比，F2群体的抽穗期和成熟期差异控制在5d以内，产量持平或高于常规种植水稻，品质和稻瘟病抗性与常规种植水稻相当。