CN107125128A - 一种高铁抗病虫水稻的选育方法 - Google Patents

一种高铁抗病虫水稻的选育方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高铁抗病虫水稻的选育方法，该方法包括：以抗病水稻为亲本Ⅰ，抗稻飞虱水稻为亲本Ⅱ，杂交得单交F1代；以铁含量≥15mg/kg的粳稻为亲本Ⅲ，将单交F1代与亲本Ⅲ杂交得三交F1代；种植三交F1代，构建加倍单倍体群体；种植DH1代，提取DNA，选择含抗病基因的株系，并从所述株系中选取精米中铁含量≥15mg/kg的株系；种植DH2代，选择抗稻飞虱的株系；种植DH3代，选择偏粳型的品系；种植DH4代，选育精米中铁含量≥15mg/kg且抗病虫、偏粳型的定型品系，得到高铁抗病虫水稻。本发明育成的水稻品种聚合了高铁、抗病、抗虫的3种优良特性，农药残留低于亲本，且铁等矿质营养元素含量更高。

Description

一种高铁抗病虫水稻的选育方法
技术领域
本发明涉及水稻育种技术领域，尤其涉及一种高铁抗病虫水稻的选育方法。
背景技术
铁是人体必需的微量元素，它与血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素以及其它含铁的酶类结合，参与机体内氧气和二氧化碳的转运和交换，并在组织呼吸和生物氧化等过程中起重要作用。
缺铁可导致缺铁性贫血的发生和不良怀孕，包括提高母婴的死亡率，影响婴儿的心智发育，降低免疫功能，增加疲劳感以及使工作效率低下等。据世界卫生组织数据显示，世界上有近37亿的人口缺铁，其中20亿人患有缺铁性贫血症。未生育妇女中有40％，而孕妇中有50％的人患有缺铁性贫血。
目前，增加膳食铁含量的唯一方法是使用昂贵的补充剂——以药片或者滋补剂的形式出现；或者摄取均衡的饮食，包括有效在发展中国家付诸实施。
所以，开展高铁水稻育种，实施膳食策略从源头满足铁营养的需求，对减轻和改善铁缺乏的现状具有重要意义。
我国用世界7％的耕地养活了世界22％的人口，同时也消耗了世界35％的化肥和33％的农药，“绿色”的发展理念已成为国家意志。另外，食品安全日益成为公众关注的焦点。稻瘟病、虫稻飞虱等原有病虫害频繁暴发，对水稻卫生与安全品质的影响显著。因此，加强抗病虫水稻品种选育，有助于推动更安全绿色农业的发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高铁抗病虫水稻的选育方法，该方法育成的水稻品种聚合了高铁、抗病、抗虫的3种优良特性。
一种高铁抗病虫水稻的选育方法，包括：
(1)以抗病水稻为亲本Ⅰ，抗稻飞虱水稻为亲本Ⅱ，进行杂交，获得单交F1代；
(2)以铁含量≥15mg/kg的粳稻为亲本Ⅲ，将单交F1代与亲本Ⅲ进行杂交，获得三交F1代；
(3)种植三交F1代，构建加倍单倍体群体，按单株收获DH1代种子；
(4)种植DH1代，提取DH1代株系的DNA，通过分子标记技术选择含抗病基因的株系，并从所述株系中选取精米中铁含量≥15mg/kg的株系，按单株收获DH2代种子；
(5)种植DH2代，选择抗稻飞虱的株系，按单株收获DH3代种子；
(6)种植DH3代，鉴定籼粳稻类型，选择偏粳型的株系，按单株收获DH4代种子；
(7)种植DH4代，选育精米中铁含量≥15mg/kg且抗病虫、偏粳型的定型品系，得到高铁抗病虫水稻。
步骤(1)中，以亲本Ⅰ为母本、以亲本Ⅱ为父本进行杂交；步骤(2)中，以单交F1代为母本、以亲本Ⅲ为父本进行杂交。
所述抗病水稻是指抗稻瘟病的水稻。
作为优选，所述的亲本Ⅰ为华占。华占是中国水稻研究所选育强优势籼型恢复系(新品种授权公告号：CNA004168G)，可惠赠或交换于中国水稻研究所朱旭东课题组。该品种抗稻瘟病，携带抗病基因Pi2，铁含量仅7.3mg/kg，是亲本Ⅲ中泽2号的1/2.1，高感虫，对稻飞虱无抗虫性。
作为优选，所述的亲本Ⅱ为IR64。IR64是国际水稻研究所选育的抗稻飞虱籼稻新品种，可无偿从中国水稻研究所或国际水稻研究所获得。该水稻品种抗稻飞虱，中感稻瘟病，铁含量仅6.9mg/kg，是亲本Ⅲ中泽2号的1/2.3。
作为优选，所述的亲本Ⅲ为中泽2号。中泽2号是杭州中泽生物科技有限公司联合浙江大学自主培育的高铁含量粳稻品种，可惠赠于浙江大学。该品种已向农业部植物新品种保护办公室申请受理新品种保护，申请号：20130458.8。该水稻品种铁含量高达15.6mg/kg，高感稻瘟病，高感虫，对稻飞虱无抗虫性。
作为优选，所述的亲本Ⅰ为华占；所述的亲本Ⅱ为IR64；所述的亲本Ⅲ为中泽2号；其中，步骤(1)中，以华占为母本、IR64为父本进行杂交；步骤(2)中，以单交F1代为母本、以中泽2号为父本进行杂交。
选用华占、IR64与中泽2号杂交配组并经花药培养，选育的高铁抗病虫水稻品种，铁含量达15.8mg/kg，与高铁亲本III中泽2号(15.6mg/kg)相仿，是抗稻瘟病亲本I华占(7.3mg/kg)的2.1倍，是抗虫亲本ⅡIR64(6.9mg/kg)的2.2倍，抗稻瘟病，抗稻飞虱。
本发明采用花药培养技术构建加倍单倍体群体。涉及的花药培养方法，参见：赵海岩等.水稻花药培养及后代选育.辽宁农业科学，2005，(1)：5-7。
作为优选，步骤(4)中，所述的抗病基因为Pi2抗稻瘟病基因。
分子标记鉴定选择抗病基因时，具体的引物设计与操作方法参见：陈深等.水稻恢复系华占抗稻瘟病遗传分析及基因鉴定.植物病理学报，2015，45(6)：598-605。
作为优选，步骤(5)中，通过苗期筛选、成株期感虫、成熟期危害情况鉴定选择抗稻飞虱的品系。
采用的具体方法与操作参见：陈云风、黎世龄、罗筱平等.水稻品种资源对稻飞虱的抗性鉴定.安徽农业科学,2015，43(12)：106-107，129。
作为优选，步骤(6)中，采用程氏指数法鉴定品系中的籼粳稻类型。
采用程氏指数法鉴定籼粳稻类型的具体方法与操作参见：戚华雄和查中萍.水稻品种籼粳属性的鉴定方法研究.湖北农业科学,2015，(24):6130-6133。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明育成的水稻品种，具有高铁、抗稻瘟病和抗稻飞虱特性，农药残留低于亲本，且铁等矿质营养元素含量较高，既可以补充锌营养促进婴儿的生长发育，又可以绿色生产保证食用安全性。
(2)采用花药培养，与杂交技术相比，花药培养技术可快速稳定与实现早判断鉴定，育种周期短，而采用先籼粳杂交再与粳稻杂交的三交策略，更有利于克服籼稻花药培养难的技术问题。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述。
下列实施例中；涉及的花药培养方法，参见：赵海岩等.水稻花药培养及后代选育.辽宁农业科学，2005，(1)：5-7。
涉及的分子标记鉴定方法，具体参见：陈深等.水稻恢复系华占抗稻瘟病遗传分析及基因鉴定.植物病理学报，2015，45(6)：598-605。
涉及的抗稻飞虱的品系的鉴定方法，具体参见：陈云风、黎世龄、罗筱平等.水稻品种资源对稻飞虱的抗性鉴定.安徽农业科学,2015，43(12)：106-107，129。
涉及的程氏指数法，具体参见：戚华雄和查中萍.水稻品种籼粳属性的鉴定方法研究.湖北农业科学,2015，(24):6130-6133。
1、育种材料：
(1)以抗病水稻华占为母本。华占是中国水稻研究所选育强优势籼型恢复系(新品种授权公告号：CNA004168G)，可购于中国水稻研究所朱旭东课题组。该品种抗稻瘟病，携带抗稻瘟病主效基因Pi2，铁含量仅7.3mg/kg，高感虫，对稻飞虱无趋避抗虫性。
(2)以IR64为父本。IR64是国际水稻研究所选育抗稻飞虱粳稻新品种。该品种抗稻飞虱，中感稻瘟病，铁含量仅6.9mg/kg。
(3)以中泽2号为父本。中泽2号是杭州中泽生物科技有限公司培育高铁含量粳稻品种。中泽2号铁含量高达15.6mg/kg，高感稻瘟病，高感虫，对稻飞虱无趋避抗虫性。
2、高铁抗病虫水稻品种的选育过程为：
(1)2011年春夏季，浙江杭州，以抗稻瘟病亲本I(华占)为母本，与抗稻飞虱亲本II(IR64)为父本，进行杂交，得单交F1代种子19粒；
(2)2012年冬春季，海南陵水，种植单交F1代19株，以高铁含量亲本III(中泽2号)为父本，进行杂交，获得三交F1(华占/IR64//中泽2号)代种子136粒；
(3)2012年春夏季，浙江杭州，种植三交F1(华占/IR64//中泽2号)代植株136株，采用花药培养技术，构建加倍单倍体(DH)群体；
(4)2013年冬春季，海南陵水，按单株收获DH1代种子，构建DH系931个；
(5)2013年春夏季，浙江杭州，种植DH1植株，提取DH1植株的DNA，采用分子标记技术，鉴定选择携带Pi2抗病基因的162株，收获入选株系种子，检测入选株系精米中的铁含量≥15mg/kg的株系41个；
(6)2014年春夏季，浙江杭州，按株系种植DH2代，室内结合室外大区鉴定选择对稻飞虱具有趋避抗虫性的株系6个；
(7)2015年春夏季，浙江杭州，按品系种植DH3代，采用程氏指数法，鉴定籼粳稻类型，选择偏粳型的株系3个；
(8)2016年夏秋季，浙江杭州，按品系种植DH4代，获得高铁抗病虫偏粳型的定型品系1个，得到高铁抗病虫水稻。
本实施例选育的高铁抗病虫水稻品种：铁含量为15.8mg/kg，与高铁亲本III中泽2号(15.6mg/kg)相仿，是抗稻瘟病亲本I华占(7.3mg/kg)的2.1倍，是趋避抗虫亲本ⅡIR64(6.9mg/kg)的2.2倍，抗稻瘟病，抗稻飞虱，有效聚合3个亲本的优良特性。对本实施选育的高铁抗病虫品种以及其亲本的稻瘟病抗性、铁含量、稻飞虱抗性水平和籼粳类型进行鉴定，结果如表1所示(表2～4为评价稻瘟病叶瘟抗性、测定农药残留和铁等矿质元素以及评价稻飞虱抗性的标准)。
表1高铁抗病虫水稻品种、各亲本及其选育过程中各株系的稻瘟病抗性、铁含量、稻飞虱抗性水平和籼粳类型的鉴定结果
表2稻瘟病叶瘟抗性的评价分析标准
表3农药残留和铁等矿质元素元素的测定标准
表4稻飞虱抗性的评价分析标准
抗性级别 死苗率 抗性水平
0 <1.0 免疫I
1 1.1～10 高抗HR
3 10.1～30 抗R
5 30.1～50 中抗MR
7 50.1～70 中感MS
9 >70.1 感S
对本实施选育的高铁抗病虫水稻品种以及其亲本的农药残留以及铁等矿质元素进行测定，结果如表5所示。
表5亲本华占、IR64、中泽2号和定型产品的农药残留和矿质营养比较*
*/表示未检测
由表5中的数据可知，在本实施例选育的高铁抗病虫水稻品种(定型产品)中，杀菌剂(稻瘟灵、二硫氨基甲酸盐)、杀虫剂(马拉硫磷、除虫脲)等农药残留显著低于亲本或未检测出。因此，本定型产品比亲本产品食用安全性明显优于三个亲本，更有利于人类的安全健康。
在定型产品中，铁、钾、镁、磷的含量均高于三个亲本，其中钾、镁比较明显，因定型产品抗性，营养健康性超出了原来所预期的。钾、镁参与多种人体酶的催化作用，是不可缺少的金属元素。
钾在人体内的主要作用是维持酸碱平衡，参与能量代谢以及维持神经肌肉的正常功能。当体内缺钾时，会造成全身无力、疲乏、心跳减弱、头昏眼花，严重缺钾还会导致呼吸肌麻痹死亡。此外，低钾会使胃肠蠕动减慢，导致肠麻痹，加重厌食，出现恶心、呕吐、腹胀等症状。
人体缺镁会有手足抽搐、心律不齐、心动过速、情绪不安、容易激动等症状。
以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高铁抗病虫水稻的选育方法，其特征在于，包括：
(1)以抗病水稻为亲本Ⅰ，抗稻飞虱水稻为亲本Ⅱ，进行杂交，获得单交F1代；
(2)以铁含量≥15mg/kg的粳稻为亲本Ⅲ，将单交F1代与亲本Ⅲ进行杂交，获得三交F1代；
(3)种植三交F1代，构建加倍单倍体群体，按单株收获DH1代种子；
(4)种植DH1代，提取DH1代株系的DNA，通过分子标记技术选择含抗病基因的株系，并从所述株系中选取精米中铁含量≥15mg/kg的株系，按单株收获DH2代种子；
(5)种植DH2代，选择抗稻飞虱的株系，按单株收获DH3代种子；
(6)种植DH3代，鉴定籼粳稻类型，选择偏粳型的株系，按单株收获DH4代种子；
(7)种植DH4代，选育精米中铁含量≥15mg/kg且抗病虫、偏粳型的定型品系，得到高铁抗病虫水稻。
2.根据权利要求1所述的高铁抗病虫水稻的选育方法，其特征在于，所述的亲本Ⅰ为华占。
3.根据权利要求1所述的高铁抗病虫水稻的选育方法，其特征在于，所述的亲本Ⅱ为IR64。
4.根据权利要求1所述的高铁抗病虫水稻的选育方法，其特征在于，所述的亲本Ⅲ为中泽2号。
5.根据权利要求1所述的高铁抗病虫水稻的选育方法，其特征在于，所述的亲本Ⅰ为华占；所述的亲本Ⅱ为IR64；所述的亲本Ⅲ为中泽2号。
6.根据权利要求5所述的高铁抗病虫水稻的选育方法，其特征在于，步骤(4)中，所述的抗病基因为Pi2抗稻瘟病基因。
7.根据权利要求1所述的高铁抗病虫水稻的选育方法，步骤(5)中，通过苗期筛选、成株期感虫、成熟期危害情况鉴定选择抗稻飞虱的株系。
8.根据权利要求1所述的高铁抗病虫水稻的选育方法，其特征在于，步骤(6)中，采用程氏指数法鉴定品系中的籼粳稻类型。
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