CN106900545A - 一种籼型杂交水稻三系不育系的选育方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种籼型杂交水稻三系不育系的选育方法，该选育方法的步骤如下：选择含有目标性状的三系不育系Q作为母本，与优质恢复系R杂交，形成杂交种F1；以被改良的保持系为母本去雄，以杂交种F1作父本杂交，产生杂合体BF1；种植杂合体BF1群体，从BF1群体中选择综合性状好的目标单株与三系不育系M进行测配产生杂交种AF1；通过对杂交种AF1进行套袋自交和花粉育性鉴定，筛选出育性全不育的杂合体BF1‑1单株，种成BF2；否则，淘汰该单株；从种成的BF2中选择综合性状优良的单株，与相应的剩余的不育系AF1杂交生成A2F1；重复直至不育系稳定。本发明通过三系不育系利用相对应的保持系并提高了不育系的丰产性。
Description
技术领域
本发明涉及一种籼型杂交水稻三系不育系的选育方法，在丰产、优质、抗病的保持系缺乏的情况下，利用保持系的基因进行遗传改良，达到选育新不育系的目的。
背景技术
我国三系杂交水稻自1964年发现野败不育株，1976年开始在全国大面积推广，中国的水稻产量不断迈上新台阶。据统计，1976～2005年的30年间，全国累计种植杂交水稻约3.73亿hm2，增产稻谷5200多亿kg。全国杂交稻每年增产的稻谷就可以多养活7000万人，其中三系杂交稻的产量占70%～80% [1]。但是，近几年一些三系不育系在遇到异常高温年份的时候会出现高温自交结实导致杂交种纯度下降[2，5]。
自1973 年石明松在湖北省沔阳县沙湖原种场种植的晚粳农垦58的大田中发现自然光敏核不育株，继而育成湖北光敏感核不育水稻农垦58S以来，两系杂交水稻迅猛发展。1995年两系法杂交水稻在生产大面积应用，到2000年全国累计推广面积达333.33万hm2，平均产量比三系杂交水稻产量高5%～10%[1]。由于光温敏不育系两系法杂交水稻的选育不受恢保关系制约，品质优，配组自由度大，生产程序简化，种子成本降低[6]。但是，两系不育系的育性遗传稳定性是比较脆弱的[7]。它的育性受光、温条件的影响，其稳定性不如三系不育系，制种和繁殖都存在一定的风险[8]。制种时，气温高，两系不育系不育性好，但是花粉和柱头的活力就下降，制种产量降低。繁殖时，气温低不育系可育好，但气温太低，不育系可育期的可育性就下降，繁殖产量也会降低。2013年8月份出现的高温导致两系制种产量低；2014年8月份的低温导致两系不育系自交结实，制种纯度低，这些都严重的影响到杂交水稻的发展[9,10]。
质核互作型三系杂交水稻不育系的育性是受严格的恢保关系控制的，需要保持系来保持不育特性，需要恢复系来恢复育性。质核互作型三系杂交水稻不育系的育性，是受细胞质和细胞核共同作用的。一方面不育细胞质不受有性过程的影响，形成了一种封闭式的自主防护；同时另一方面，细胞核受其相应保持系的核代换所支配，而保持系又是经过长期自交纯合的高度稳定性品种，形成了另一种被动防护式的调控。正是在双重防护的作用下，从而保证了不育系的高度稳定性[7]。
因此，三系杂交水稻无论是在不育系繁殖，还是在杂交制种过程中，在育性稳定性相对来说，比两系杂交水稻更可靠些。而且，随着育种水平的不断提高，三系杂交水稻也出现了丰产、优质、抗病的不育系，如荃9311A、荃79A、繁源A，促进了三系杂交水稻的综合性状的改良。
目前，三系不育系选育主要是保持系与保持系间的杂交[11，12，13]。李新奇等提出植物细胞雄性不育系育种的反向核置换技术，通过胞质不育系与保持系复杂或回交方式，获得性状优异的符合育种目标的杂合不育株，通过单倍体育种将不育单株纯合稳定；通过目标不育系进行花药培养，筛选可育的突变体，获得目标保持系[14]。
目前大面积生产上应用的三系不育系严重老化，亟待更新[13]。三系不育系自交结实，主要是由于微效恢复基因的存在[15]。多基因的遗传是受环境的影响的。当遇不育系遇到不利的外界环境（光、温条件）的影响时，且外界环境影响很小时，不育系的可育性不足以表现出来，因而表现为不育；当外界环境影响大时，不育系的可育性就会表现出来，因而表现为部分可育。虽然通过大量的成对杂交、严格的花粉鉴定和套袋自交，能够剔除微效恢复基因的存在，保证不育系的育性稳定性。需要低世代测交转育，排除微效恢复基因[13]。
种质资源是育种的基础。突破性的育种成就取决于关键性基因的发现和利用。然而，目前水稻种质资源的交流利用和保护还不尽人意，制约着水稻育种工作向更高台阶迈进的步伐。国家虽然有《农作物种质资源管理办法》和《中华人民共和国种子法》，但没有规范具体的育种中间材料的交流制度和奖励制度。每个企业或科研单位都希望拥有完全知识产权的品种，很少有单位或个人主动向亲本的产权拥有者进行经济回报。因此，育种材料相互交换中，育种单位就会很保守谨慎地对待交流，育种家之间会相对保密。特别对市场前景好的亲本材料，更是保护严密，甚至拒绝交流，这不利于资源共享，助长了相互隔离、保守的种质资源交流，阻碍了杂交水稻技术的进步与创新。水稻种质资源与水稻育种之间存在着颈瓶效应的关系，加强种质资源的引进和创新，才能杂交水稻的快速发展[16]。
参考文献
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发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种籼型杂交水稻三系不育系的选育方法，该选育方法解决了目前保持系种质资源缺乏、但又不能获得，而又想利用该种质资源的情况下，采取的对应育种策略。
本发明的目的是通过以下技术方案解决的：
一种籼型杂交水稻三系不育系的选育方法，其特征在于：该选育方法的步骤如下：
第一步：选择含有目标性状的三系不育系Q作为母本，与优质恢复系R杂交，形成基因型S（Rr）的杂交种F1；
第二步：以被改良的保持系为母本去雄，以杂交种F1作父本杂交，产生杂合体BF1，该杂合体为分离群体，一种为基因型N（rr）的杂合体BF1-1，该杂合体BF1-1在保持系基因上处于重合状态，其它性状处于杂合状态；另一种为基因型N（Rr）的杂合体BF1-2，该杂合体在保持系基因和其它性状都处于杂合状态；
第三步：种植杂合体BF1群体，从BF1群体中选择综合性状好的目标单株与三系不育系M进行测配，杂交产生杂交种AF1；
第四步：通过对杂交种AF1进行套袋自交和花粉育性鉴定，筛选出基因型N（rr）的育性全不育的杂合体BF1-1单株，种成BF2；否则，淘汰该单株；
第五步：从种成的BF2中选择综合性状优良的单株，与相应的剩余的不育系AF1杂交生成A2F1；
第六步：重复第四、五步，直至不育系稳定。
所述的三系不育系Q为荃9311A；恢复系R为镇恢084；被改良的保持系为川香29B；三系不育系M为珍汕97A。
所述第一步中的三系不育系Q为孢子体不育，当三系不育系Q与恢复系R杂交后产生的F1作父本时，含有基因型S（r）的杂交种F1的花粉是可育的。
所述第四步中通过对杂交种AF1进行套袋自交和花粉育性鉴定，剔除恢复系微效基因，从而保证不育系杂交种AF1的育性稳定性。
所述的第三步中的杂交种AF1用于鉴定恢保关系。
本发明相比现有技术有如下优点：
本发明的杂交籼稻三系不育系为孢子体不育，保持系不易获得，但其不育系容易获得，通过使目标不育系处于可育状态，通过有性杂交，参与到基因重组过程中，从而实现育种改良，选育自主产权的三系不育系；该选育方法通过三系不育系实现利用相对应的保持系目的并提高不育系的丰产性。
本发明的三系不育系为孢子体不育，当三系不育系与恢复系杂交后产生的F1作父本时，含有基因型S（r）的花粉是可育的，能够与其它保持系杂交；在目标保持系不能获得时，通过利用其相应的三系不育系与恢复系杂交形成杂交种，或利用易获得的三系不育系配制的试验杂交种进行遗传改良；在对保持系进行改良时，三系不育系与恢复系杂交形成杂交种，或利用该不育系配制的试验杂交种，这两者只能作为父本参与到杂交过程中；另外通过不育系杂交种AF1严格的套袋自交和花粉育性鉴定，剔除恢复系微效基因，从而保证不育系杂交种AF1的育性稳定性。
附图说明
附图1为本发明的籼型杂交水稻三系不育系的选育方法的实施例育种程序图；择丰产性好、米质优、抗性强、配合力高的三系不育系，或其杂交种F1，对被改良的保持系进行改造；图中An-1F1和BFn中的n种表示杂交育种世代数，与不育系稳定有关，当不育系稳定时，后续工作就是不育系的原种生产和良种繁育，以及不育系的测恢和杂交种的制种。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示：一种籼型杂交水稻三系不育系的选育方法，该选育方法的步骤如下：第一步：选择含有目标性状的三系不育系Q作为母本，与优质恢复系R杂交，形成基因型S（Rr）的杂交种F1；第二步：以被改良的保持系为母本去雄，以杂交种F1作父本杂交，产生杂合体BF1，该杂合体为分离群体，一种为基因型N（rr）的杂合体BF1-1，该杂合体BF1-1在保持系基因上处于重合状态，其它性状处于杂合状态；另一种为基因型N（Rr）的杂合体BF1-2，该杂合体在保持系基因和其它性状都处于杂合状态；第三步：种植杂合体BF1群体，从BF1群体中选择综合性状好的目标单株与三系不育系M进行测配，杂交产生杂交种AF1；第四步：通过对杂交种AF1进行套袋自交和花粉育性鉴定，筛选出基因型N（rr）的育性全不育的杂合体BF1-1单株，种成BF2；否则，淘汰该单株；第五步：从种成的BF2中选择综合性状优良的单株，与相应的剩余的不育系AF1杂交生成A2F1；第六步：重复第四、五步，直至不育系稳定。在上述选育方法中，第一步中的三系不育系Q为孢子体不育，当三系不育系Q与恢复系R杂交后产生的F1作父本时，含有基因型S（r）的杂交种F1的花粉是可育的；第三步中的杂交种AF1用于鉴定恢保关系；第四步中通过对杂交种AF1进行套袋自交和花粉育性鉴定，剔除恢复系微效基因，从而保证不育系杂交种AF1的育性稳定性。另外三系不育系Q为荃9311A；恢复系R为镇恢084；被改良的保持系为川香29B；三系不育系M为珍汕97A。
实施例
选择丰产、优质三系不育系荃9311A为不育系细胞质供体，与恢复系镇恢084杂交；从杂交F1群体中选择综合性状好的目标单株为父本，与川香29B杂交，获得BF1；以BF1为父本，与珍汕97A测交，获得AF1并用于鉴定恢保关系，同时收集相应的BF2种植；对测交种AF1进行套袋自交和花粉育性鉴定，筛选出育性不育的AF1单株；种植相应的BF2群体，与不育成对交，选育新的不育系。其具体步骤如下：
第一步：选择丰产、优质三系不育系荃9311A为母本，与恢复系镇恢084杂交，收获杂交种F1；
第二步：以川香29B为母本，以杂交种F1为父本进行杂交，收获杂交种BF1；
第三步：种植杂交种BF1，从BF1群体中选择综合性状好的目标单株与珍汕97A测交产生杂交种AF1，同时收集BF2种植；
第四步：种植AF1群体150株左右，进行套袋自交和花粉育性鉴定，若AF1群体均花粉不育，则保留相应的BF2种子；否则，淘汰该BF2种子；
第五步：从种成的BF2中选择综合性状优良的单株，与相应的剩余的不育系AF1杂交生成A2F1，在此过程中对AF1群体进行套袋自交和花粉育性鉴定选择综合性状优良的AF1单株；
第六步：对杂交种A2F1进行套袋自交和花粉育性鉴定，选择综合性状优良的BF3单株，与综合性状优良的A2F1单株成对杂交生成A3F1；
第七步：重复第四、五步；
第n步：直至不育系稳定。
本发明的杂交籼稻三系不育系为孢子体不育，保持系不易获得，但其不育系容易获得，通过使目标不育系处于可育状态，通过有性杂交，参与到基因重组过程中，从而实现育种改良，选育自主产权的三系不育系；该选育方法通过三系不育系实现利用相对应的保持系目的并提高不育系的丰产性。且由于三系不育系为孢子体不育，当三系不育系与恢复系杂交后产生的F1作父本时，含有基因型S（r）的花粉是可育的，能够与其它保持系杂交；在目标保持系不能获得时，通过利用其相应的三系不育系与恢复系杂交形成杂交种，或利用易获得的三系不育系配制的试验杂交种进行遗传改良；在对保持系进行改良时，三系不育系与恢复系杂交形成杂交种，或利用该不育系配制的试验杂交种，这两者只能作为父本参与到杂交过程中；另外通过不育系杂交种AF1严格的套袋自交和花粉育性鉴定，剔除恢复系微效基因，从而保证不育系杂交种AF1的育性稳定性。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。
Claims (5)
1.一种籼型杂交水稻三系不育系的选育方法，其特征在于：该选育方法的步骤如下：
第一步：选择含有目标性状的三系不育系Q作为母本，与优质恢复系R杂交，形成基因型S（Rr）的杂交种F1；
第二步：以被改良的保持系为母本去雄，以杂交种F1作父本杂交，产生杂合体BF1，该杂合体为分离群体，一种为基因型N（rr）的杂合体BF1-1，该杂合体BF1-1在保持系基因上处于重合状态，其它性状处于杂合状态；另一种为基因型N（Rr）的杂合体BF1-2，该杂合体在保持系基因和其它性状都处于杂合状态；
第三步：种植杂合体BF1群体，从BF1群体中选择综合性状好的目标单株与三系不育系M进行测配，杂交产生杂交种AF1；
第四步：通过对杂交种AF1进行套袋自交和花粉育性鉴定，筛选出基因型N（rr）的育性全不育的杂合体BF1-1单株，种成BF2；否则，淘汰该单株；
第五步：从种成的BF2中选择综合性状优良的单株，与相应的剩余的不育系AF1杂交生成A2F1；
第六步：重复第四、五步，直至不育系稳定。
2.根据权利要求1所述的籼型杂交水稻三系不育系的选育方法，其特征在于：所述的三系不育系Q为荃9311A；恢复系R为镇恢084；被改良的保持系为川香29B；三系不育系M为珍汕97A。
3.根据权利要求1所述的籼型杂交水稻三系不育系的选育方法，其特征在于：所述第一步中的三系不育系Q为孢子体不育，当三系不育系Q与恢复系R杂交后产生的F1作父本时，含有基因型S（r）的杂交种F1的花粉是可育的。
4.根据权利要求1所述的籼型杂交水稻三系不育系的选育方法，其特征在于：所述第四步中通过对杂交种AF1进行套袋自交和花粉育性鉴定，剔除恢复系微效基因，从而保证不育系杂交种AF1的育性稳定性。
5.根据权利要求1所述的籼型杂交水稻三系不育系的选育方法，其特征在于：所述的第三步中的杂交种AF1用于鉴定恢保关系。
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