CN107333648B - 一种可提高杂交水稻育种过程中测交效率的测交方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可提高杂交水稻育种过程中测交效率的测交方法，属于农业技术领域。旨在提供一种工作效率高，解决剪颖套袋授粉等工作量大的问题的水稻测交方法。该方法是这样的：将测交恢复系与不育系分别播种；待插田期，将恢复系插植三行；在恢复系和不育系始花期，待下午杂交水稻保持系、恢复系开花结束、温度降低后，将需要测交的各不育系植株剪掉下部老叶，剪去部分剑叶，挂上标记牌，牌上注明不育系、恢复系编号、播种期和抽穗期等，依次移植到恢复系插植区的中间留空位置；至成熟期，将恢复系种植区内的每株不育系单收，对应收好恢复系，晒干；根据恢复系和各不育系的播种期和抽穗期，计算出各不育系与对应恢复系的播种错期，测交完成。

Description

一种可提高杂交水稻育种过程中测交效率的测交方法

技术领域

本发明属于农业技术领域，尤其是一种可提高杂交水稻育种过程中测交效率的测交方法。

背景技术

杂交水稻的研究成功是水稻育种上的一项重大突破，为大幅度提高水稻产量提供了有效的新途径。杂交水稻产量的提高利用的是两种不同水稻亲本，即恢复系和不育系之间的杂种优势，实现这目标的手段是测交(或称为测配)，每年需做大量的测交从中筛选优势强的杂交组合，测交工作是整个杂交水稻育种进程中工作量大、耗费时间较多的一项关键性工作之一。

现有杂交水稻组合的测交有两种主要手段，一是不育系剪颖测交法，二是不育系4mmol/L茉莉酸甲酯和0.01％吐温溶液处理测交法。

1.不育系剪颖测交法的主要步骤为：

(1)不育系剪颖

待下午杂交水稻保持系以及恢复系开花结束后，或第二天上午杂交水稻保持系以及恢复系开花以前，选取始花或明后天将开花且无病虫害的不育系稻穗，剪除部分剑叶，以利操作；剪除已开花或过于幼嫩的颖花，然后剪去剩余颖花颖壳的1/2左右，以不伤柱头为准，套上杂交袋，袋上注明剪颖日期、母本(不育系)编号、父本(恢复系)编号等。

(2)授粉

中午父本穗盛花之前或少数颖壳开始开花，将事先选择好的父本穗剪下，剪去已开过花的穗子，将剩下的穗用水打湿，然后甩干放入套杂交袋的母穗上，将纸袋口封住。等半小时左右，等待时间因当天气温和父本的开花习性而定，父本穗大量开花时抖动父本穗，使花粉落在不育系的柱头上达到授粉的目的。

不育系剪颖测交法的主要缺点是：

(1)剪颖测交工作量大，耗费时间长，所需人工多，效率低。水稻盛花期每天要进行大量的不育系剪颖测交工作，每一对测交材料就要对应剪一到多个不育系稻穗、进行一到多次的授粉工作。一个熟练工人一天的剪颖量最多能达到70个左右，由于还要考虑到授粉时间段的限制和工作量，每天能做的剪颖测交有限。由于同时还要兼顾其它科研工作，科研人员在选择材料进行测配时要考虑工作量和人工数的问题，有很多苗头材料就因为没能及时进行测交检测而与科研人员失之交臂。

(2)由于在对不育系进行剪颖时，有时会损伤不育系柱头，导致授粉后结实率不高，或完全失败，不能保证获得足够的F1种子。

(3)授粉时间受天气限制。温度高，天气晴好，授粉效果好，但如果碰到不好的天气，由于测交父本不开花，所做的剪颖工作就白费了。

(4)在不育系授粉结束，杂交袋封口后，其内部构成一个封闭环境。由于谷壳被剪去了大半，造成形成的种子米粒的大部分长期暴露杂交袋内的封闭环境中，遇到夏季高温高湿的天气容易发霉，受虫害，不易贮藏，降低发芽率，催芽复杂。

2.不育系4mmol/L茉莉酸甲酯、0.01％吐温溶液处理测交法的主要步骤为：

(1)测交不育系的准备及处理

与不育系剪颖测交法一样，待下午杂交水稻保持系及恢复系开花结束后，或第二天上午杂交水稻保持系及恢复系开花以前，选取始花或明后天将开花且无病虫害的不育系稻穗，剪除部分剑叶，剪除已开花或过于幼嫩的颖花；将处理好的不育系稻穗轻抖一下使小穗分散，用装有4mmol/L茉莉酸甲酯、0.01％吐温处理液的喷壶将稻穗完全喷湿，以无液珠滴下为准。

(2)授粉

授粉前，先用清水浸透的脱脂棉包裹父本穗剪口保湿。对处理套袋完成的不育系授粉同现有授粉方法。若温度过高，父本穗子用水打湿、甩干放入套杂交袋的母本穗上后，时间稍长便会使父本穗在抖动花粉以前就萎焉，花粉失去活力。因此可事先用清水浸透的脱脂棉包裹父本穗剪口保湿。

不育系4mmol/L茉莉酸甲酯、0.01％吐温溶液处理测交法的主要缺点是：

(1)与不育系剪颖测交法相比免除了不育系的剪颖工作，但需要对每1株需要测交的不育系稻穗进行4mmol/L茉莉酸甲酯、0.01％吐温处理液处理，每一对测交材料同样要对应进行一到多次的授粉工作，授粉工作量依然很大，耗费时间长，所需人工多，效率低，测交数量有限；与不育系剪颖法一样，由于同时还要兼顾其它科研工作，科研人员在选择材料进行测配时要考虑工作量和人工数的问题，有很多苗头材料就因为没能进行及时测交检测而与科研人员失之交臂。

(2)授粉时间与不育系剪颖测交法一样受天气限制。温度高，天气晴好，授粉效果好，但如果碰到不好的天气，由于测交父本不开花，所做的不育系处理工作就白费了。

发明内容

针对上述不足，本发明旨在提供一种可提高杂交水稻育种过程中测交效率的测交方法，该方法工作效率高，解决了剪颖套袋授粉等工作量大的问题、解决了人工授粉受天气限制的问题、解决了因剪颖不当损伤不育系柱头，影响结实率的问题、解决了因剪颖造成种壳被剪去一半，种子米粒大部分露在空气中，易受虫害和发生霉变，不易贮藏，降低发芽率的问题。

为了实现上述技术效果，本发明提供的技术方案是这样的：

一种可提高杂交水稻育种过程中测交效率的测交方法，依次包括下述步骤：

步骤1：将测交恢复系与不育系分别播种；

步骤2：待插田期，将恢复系插植三行，其中，第二行行头行尾各插1株，中间部分留空；不育系多期插植；不育系始花期将不育系插植区与大田隔离；

步骤3：在恢复系和不育系始花期，待下午杂交水稻保持系、恢复系开花结束、温度降低后，将需要测交的各不育系植株剪掉下部老叶，剪去部分剑叶，挂上标记牌，牌上注明不育系、恢复系编号、播种期和抽穗期等，依次移植到恢复系插植区的中间留空位置；

步骤4：至成熟期，将恢复系种植区内的每株不育系单收，收好对应恢复系，晒干；根据恢复系和各不育系的播种期和抽穗期，计算出不育系与恢复系的播种错期，测交完成。

其中，步骤1所述的播种方法为：测交恢复系采用同期播种；测交不育系采用3期播种，每期间隔1星期，各不育系根据生育期长短不同第1期可与恢复系同期播种或推迟1周播种。

其中，所述的步骤2具体为：测交恢复系同批次插植，每个恢复系插1区，每区插植三行，行距20cm，株距13.3cm，第一行和第三行插植13-15株，第二行行头行尾各插1株，中间部分留空。不育系按播种时间先后分批次3期插植，每期插植时间相隔1周。这样在开花期总有1期不育系花期能与目标恢复系相遇，提高测交目的达成度，避免测交失败。

测交不育系插植区域在始花期利用薄膜或其它材料与大田其它区域隔离开，防止被非目标花粉授粉而需要对已开花谷粒剪除，增加工作量。

其中，所述的步骤3的具体意义为：恢复系、保持系开花结束后测交，不育系移植过程不会被非目标花粉授粉产生杂株；温度降低后测交可避免在对不育系植株的修剪和移植过程中因温度高产生白穗。

本发明与与不育系剪颖测交法相比，具有以下优点：

(1)解决因大量的剪颖、稻穗整理、套袋和授粉工作造成的工作量大问题，解放科技人员的劳力。本发明在始花期将各目标不育系一次性移植到恢复系种植区后测交工作就完成了，不育系移植后接下来的一周左右时间里利用自然风辅助授粉，1个恢复系一次可对多达10个以上不同的目标不育系进行测交，工作效率高。

(2)解决由于人工取粉授粉，授粉时间受天气限制的问题，本发明在同一小气候环境中测交，恢复系与不育系花期同步，阴雨天开花同步推迟或不开花，不会因阴雨天气不能授粉造成测交失败。

(3)解决因剪颖不当损伤不育系柱头，影响结实率的问题，本发明未对测交不育系稻穗和谷壳做任何处理，稻穗完全在自然状态下开花、授粉直至成熟。

(4)解决因剪颖造成种壳被剪去一半，种子米粒大部分露在空气中，易受虫害和发生霉变，不易贮藏，降低发芽率的问题，本发明F1代种子种皮完整，未受任何损伤，不会产生霉变及发芽率降低的问题。

本发明与与不育系4mmol/L茉莉酸甲酯、0.01％吐温溶液处理测交法相比，具有以下优点：

(1)解决因要对稻穗整理、4mmol/L茉莉酸甲酯、0.01％吐温处理液处理、套袋以及人工授粉工作造成的工作量大的问题，节约大量的劳力；本发明在始花期将各目标不育系一次性移植到恢复系种植区后测交工作就完成了，不育系移植后接下来的一周左右时间里利用自然风辅助授粉，1个恢复系一次可对多达10个以上不同的目标不育系进行测交，工作效率高，1个目标不育系移植1株、10穗左右，可收获F1代种子量大。

(2)解决由于人工取粉授粉，授粉时间受天气限制的问题，本发明在同一小气候环境中测交恢复系与不育系花期同步，阴雨天开花同步推迟或不开花，不会因阴雨天气不能授粉造成测交失败。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本发明的权利要求做进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制，任何在本发明的权利要求保护范围内所做的有限次修改，仍在本发明的权利要求保护范围内。

实施例1

2016年晚造的测交工作，依次包含以下步骤：

步骤1：将计划测交的150个恢复系(定1－定150)7月13日同期播种，各恢复系的播始历期在70d-90d之间；将播始历期分别在56d-71d的泰丰A、天丰A、特A等12个测交不育系均采用3期播种，第一期与恢复期推迟1星期播种，每期间隔1星期，分别于7月20日、7月27日、8月3日播种。

步骤2：测交恢复系7月28同批次插植，每排插10区，插15排共150区，每个恢复系插1区，每区插植三行，行距20cm，株距13.3cm，第一行和第三行插植14株，第二行行头行尾各插1株，中间部分留空，待开花期移植测交不育系。测交不育系根据播种时间不同分别于8月5日、8月12日、8月18日分3批插植，插植在恢复系种植区的同一田块的田头，方便开花期对不育系植株的处理和移植。9月15日，不育系插植区域有不育系始花，沿着不育系插植区四周按1米的距离插竹条，围上薄膜将测交不育系插植区域与大田隔离。

步骤3：9月21日开始到10月11日，测交恢复系陆续始花，根据测交恢复系的始花情况，按3天1次共6次、6个下午完成全部测交工作。每天测交25个恢复系，每个恢复系种植区对应移植12株不同不育系植株，每个不育系挖25株，12个不育系共需移植300株不育系植株。在晴好天气的下午4:30分以后开始移植测交，在测交不育系的I、II或III期中挑选刚好始花的的植株剪掉下部老叶，剪去部分剑叶，挂好标记牌，牌上注明不育系、恢复系编号、播种期和抽穗期等，依次移植到恢复系插植区的中间留空位置，每个小区移植12株不同的不育系植株。

步骤4：不育系移植后接下来的一周左右时间，利用恢复系与不育系的高度差及恢复系茎叶形成的屏障自然隔离，利用自然风辅助授粉，直至成熟。10月20日开始，测交恢复系种植区内的不育系F1代种子陆续成熟，根据成熟情况分批收获，每区先收恢复系，收好对应的12株F1代种子，晒干，计算出不育系与恢复系的播种错期，测交完成。本造完成150个恢复系的测交，每个恢复系对应测交了12个不育系，共获得1800个不同新组合的F1代种子。

对比例1

不育系剪颖测交法，依次包含以下步骤：

(1)不育系剪颖

待下午杂交水稻保持系、恢复系开花结束后，或第二天上午杂交水稻保持系、恢复系开花以前，选取始花或明后天将开花且无病虫害的不育系稻穗，剪除部分剑叶，以利操作；剪除已开花或过于幼嫩的颖花，然后剪去剩余颖花颖壳的1/2左右，以不伤柱头为准，套上杂交袋，袋上注明剪颖日期、母本(不育系)编号、父本(恢复系)编号等。剪颖工作也可以在第二天上午父本开花以前进行。

(2)授粉

中午父本穗盛花之前或少数颖壳开始开花，将事先选择好的父本穗剪下，剪去已开过花的穗子，将剩下的穗用水打湿，然后甩干放入套杂交袋的母穗上，将纸袋口封住。等半小时左右，等待时间因当天气温和父本的开花习性而定，父本穗大量开花时抖动父本穗，使花粉落在不育系的柱头上达到授粉的目的。

对比例2

不育系4mmol/L茉莉酸甲酯、0.01％吐温溶液处理测交法，依次包含以下步骤：

(1)测交不育系的准备及处理

待下午杂交水稻保持系、恢复系开花结束后，或第二天上午杂交水稻保持系、恢复系开花以前，选取始花或明后天将开花且无病虫害的不育系稻穗，剪除部分剑叶，剪除已开花或过于幼嫩的颖花；将处理好的不育系稻穗轻抖一下使小穗分散，用装有4mmol/L茉莉酸甲酯、0.01％吐温处理液的喷壶将稻穗完全喷湿，以无液珠滴下为准；

(2)授粉

授粉前，先用清水浸透的脱脂棉包裹父本穗剪口保湿。对处理套袋完成的不育系授粉同现有授粉方法。若温度过高，父本穗子用水打湿、甩干放入套杂交袋的母穗上后，时间稍长便会使父本穗在抖动花粉以前就萎焉，花粉失去活力。因此可事先用清水浸透的脱脂棉包裹父本穗剪口保湿。

下面将实施例1与对比例1进行综合比对，详见表1：

表1

下面将实施例1与对比例2进行综合比对，详见表1：

表2

综上所述，本发明以恢复系与不育系的高度差及恢复系茎叶形成的屏障自然隔离，并利用恢复系花粉自重和自然风力授粉，不需要进行不育系剪颖或不育系稻穗的处理液处理及杂交套袋工作，不需要进行人工授粉，授粉不受天气限制，同一恢复系一次可对10个以上的不育系进行测交，显著提高了测交效率和授粉成功率。1个目标不育系移植1株、10穗左右，可收获F1代种子量大。另外本发明不需要对不育系剪颖，不会对种壳造成伤害，避免种子米粒大部分暴露在空气中，受虫害及霉变，易贮藏，提高发芽率。

以上所述的仅为本发明的较佳实施例，凡在本发明的精神和原则范围内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种可提高杂交水稻育种过程中测交效率的测交方法，其特征在于，依次包括下述步骤：

步骤1：将测交恢复系与不育系分别播种；

步骤2：待插田期，将恢复系插植三行，其中，第二行行头行尾各插1株，中间部分留空；不育系3期插植；不育系始花期将不育系插植区与大田隔离；

步骤3：在恢复系和不育系始花期，待下午杂交水稻保持系、恢复系开花结束、温度降低后，将需要测交的各不育系植株剪掉下部老叶，剪去部分剑叶，挂上标记牌，牌上注明不育系、恢复系编号、播种期和抽穗期，依次移植到恢复系插植区的中间留空位置；

步骤4：至成熟期，将恢复系种植区内的每株不育系单收，对应收好恢复系，晒干；根据恢复系和各不育系的播种期和抽穗期，计算出各不育系与对应恢复系的播种错期，测交完成。

2.根据权利要求1所述的一种可提高杂交水稻育种过程中测交效率的测交方法，其特征在于，步骤1所述的播种方法为：测交恢复系采用同期播种；测交不育系采用3期播种，每期间隔1星期，各不育系根据生育期长短不同第1期与恢复系同期播种或推迟1周播种。

3.根据权利要求1所述的一种可提高杂交水稻育种过程中测交效率的测交方法，其特征在于，所述的步骤2具体为：测交恢复系同批次插植，每个恢复系插1区，每区插植三行，行距20cm，株距13.3cm，第一行和第三行插植13-15株，第二行行头行尾各插1株，中间部分留空，不育系按播种时间先后分批次3期插植，每期插植时间相隔1周。