CN107581057A - 杂交水稻育种方法、杂交水稻制种方法及种衣剂 - Google Patents

杂交水稻育种方法、杂交水稻制种方法及种衣剂 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种杂交水稻育种方法、杂交水稻制种方法及种衣剂。该方法包括，将恢复系与含有抗除草剂基因的水稻育种材料进行杂交；将杂交得到的水稻种子与该恢复系进行回交；以及通过一次或多次回交，获得含有该抗除草剂基因的恢复系。通过本发明实施例，利用含有抗除草剂基因的水稻育种材料进行恢复系的杂交和回交，从而获得含有该抗除草剂基因的恢复系，能够彻底解决杂交水稻制种过程中成本高昂、复杂难行的问题。

Description

杂交水稻育种方法、杂交水稻制种方法及种衣剂
技术领域
本发明涉及农业领域，尤其涉及一种杂交水稻育种方法、杂交水稻制种方法及种衣剂。
背景技术
水稻历来是我国第一大农作物。近年来，杂交水稻由于产量高、适应性强等特点种植面积不断扩大，据统计，杂交水稻的种植面积占全国水稻总面积的50％以上，杂交水稻的种植产量占全国水稻总产量的60％以上。因此，杂交水稻为我国粮食生产做出了巨大贡献，解决了我国的粮食危机。
在杂交水稻制种过程中，保证杂交水稻种子纯度是保证杂交水稻产量的重要措施。依据GB4404.1-2008《粮食作物种子质量标准——禾谷类》，必须保证杂交水稻种子纯度不低于96％，因为一旦纯度超标的杂交水稻种子大量销售给种植农户进行大田种植，就可能导致大田巨额减产，导致种植农户甚至当地农业生产的巨额损失。同时，如果纯度超标的杂交水稻种子在制种农户或企业处滞销，也将给他们带来巨额损失并且影响其生产积极性。
为了满足纯度标准，一方面，对于三系杂交水稻，必须对制种田进行严格隔离，防止其他水稻品种花粉串交。例如，严格隔离的方式可以包括以下几种。
(1)利用空间距离进行隔离
依据GB/T17314-1998《籼型杂交稻“三系”原种生产技术操作规程》的规定，籼型杂交水稻制种田空间隔离距离应为200m，粳型杂交水稻种子制种田空间隔离距离应为500m。特殊情况下，如山区、丘陵地区的背风区域隔离区可适当减少，但不能低于40m。风力大的平原地区不能小于规定距离200m或500m。
(2)利用花期时间进行隔离
依据相关规定，杂交水稻制种田的花期与其他品种水稻的花期应当错开，花期应当相差20天以上。
(3)利用竖直屏障进行隔离
依据相关规定，用于隔离杂交水稻制种田的屏障包括山坡、树林、房屋和高杆作物，屏障高度应高于2米。
(4)利用其他作物进行隔离。
依据相关规定，在杂交水稻制种田四周50米范围内可以种植与该杂交水稻相应的父本恢复系进行隔离，或者可以种植非水稻作物的旱地农作物进行隔离。
另外，为了保证三系杂交水稻种子满足纯度标准，还需要组织人工田间去杂以及防止机械加工混杂等。因此显然，三系杂交水稻的问题在于，为了保证种子纯度而增加大量生产成本。
另一方面，对于两系杂交水稻，通常使用光温敏型不育系进行制种。具体来说，光照和温度是影响制种的最大因素，在光照长、温度高时，光温敏型不育系表现为雄性不育，这时所有正常水稻品种都能与其正常杂交，生产用于大田种植的水稻种子；在光照短、温度低时，光温敏型不育系又表现为正常水稻，自交结实，生产下一代的光温敏型不育系。但是，两系杂交水稻的问题在于，受光照、温度以及区域影响特别明显，例如，一旦在幼穗分化的3至5期，气温低于临界温度，则光温敏型不育系就会部分自交结实，难以避免种子纯度超标。
综上所述，需要一种成本低廉、简单易行的杂交水稻制种方法。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种杂交水稻育种方法、杂交水稻制种方法及种衣剂，以至少解决杂交水稻制种过程中成本高昂、复杂难行的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种杂交水稻育种方法。该方法包括，将恢复系与含有抗除草剂基因的水稻育种材料进行杂交；将杂交得到的水稻种子与所述恢复系进行回交；以及通过一次或多次所述回交，获得含有所述抗除草剂基因的恢复系。
根据本发明的一个实施例，所述杂交和所述回交采用常规育种方式，而非转基因方式。
根据本发明的一个实施例，所述含抗除草剂基因的水稻育种材料为非转基因的水稻育种材料。
根据本发明的一个实施例，在将恢复系与含有抗除草剂基因的水稻育种材料进行杂交之前，还包括：使用含有除草剂的种衣剂，针对水稻种子做包衣处理；将经包衣处理的水稻种子播种和育秧；以及选取育秧后仍然存活的水稻的种子作为所述水稻育种材料。
根据本发明的一个实施例，在将恢复系与含有抗除草剂基因的水稻育种材料进行杂交之前，还包括：将水稻种子播种和育秧；在育秧期间，施加除草剂；以及选取施加所述除草剂后仍然存活的水稻的种子作为所述水稻育种材料。
根据本发明的一个实施例，还包括：将含有所述抗除草剂基因的恢复系与相应的三系或两系不育系进行杂交，获得含有所述抗除草剂基因的并且用于大田种植的水稻种子。
根据本发明的一个实施例，还包括：使用含有除草剂的种衣剂，针对所述含有所述抗除草剂基因的并且用于大田种植的水稻种子进行包衣处理，其中所述除草剂属于该水稻种子能抵抗的类型。
根据本发明的一个实施例，还包括：将所述含有所述抗除草剂基因的并且用于大田种植的水稻种子播种和育秧；将育秧得到的秧苗移植到大田种植；以及在育秧期间和/或种植期间，施加该水稻种子能抵抗的类型的除草剂。
根据本发明的一个实施例，还包括：将所述含有所述抗除草剂基因的并且用于大田种植的水稻种子播种到大田种植；以及在种植期间，施加该水稻种子能抵抗的类型的除草剂。
为了实现上述目的，根据本发明的另一个方面，提供了一种杂交水稻制种方法，将根据本发明实施例获得的含有抗除草剂基因的恢复系与相应的三系或两系不育系进行杂交，获得含有所述抗除草剂基因的并且用于大田种植的水稻种子。
为了实现上述目的，根据本发明的又一个方面，提供了一种种衣剂，所述种衣剂含有除草剂，所述除草剂属于根据本发明实施例的杂交水稻育种方法进行育种并且制种而获得的水稻种子能抵抗的类型。
通过本发明，利用含有抗除草剂基因的水稻育种材料进行恢复系的杂交和回交，从而获得含有该抗除草剂基因的恢复系，能够彻底解决杂交水稻制种过程中成本高昂、复杂难行的问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是根据本发明实施例的杂交水稻育种方法的流程图；以及
图2是根据本发明实施例的杂交水稻育种方法的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明实施例提供了一种杂交水稻育种方法。图1是根据本发明实施例的杂交水稻育种方法的流程图，如图1所示，包括如下的步骤S102至步骤S106。
步骤S102，将恢复系与含有抗除草剂基因的水稻育种材料进行杂交。
步骤S104，将杂交得到的水稻种子与该恢复系进行回交。
步骤S106，通过一次或多次回交，获得含有该抗除草剂基因的恢复系。
相关技术中，一方面，对于三系杂交水稻，采用严格隔离、人工田间去杂以及防止机械加工混杂等措施，增加大量生产成本以解决杂交水稻种子纯度超标的问题；另一方面，对于两系杂交水稻，光温敏型不育系受光照、温度以及区域影响特别明显，难以避免种子纯度超标。
本发明实施例中，利用含有抗除草剂基因的水稻育种材料进行恢复系的杂交和回交，从而获得含有该抗除草剂基因的恢复系，能够彻底解决杂交水稻制种过程中成本高昂、复杂难行的问题。原因在于，含有该抗除草剂基因的恢复系能够用于与相应的三系或两系不育系进行杂交，以获得含有该抗除草剂基因的并且用于大田种植的水稻种子，所获得的水稻种子能够用于以下第(1)至(3)种应用中的至少一种。
(1)所获得的水稻种子能够用于使用含有除草剂的种衣剂进行包衣处理，其中该除草剂属于该水稻种子能抵抗的类型。在这种应用中，由于经包衣的杂种(包括自交水稻杂种和其他类型水稻杂种)不含有该抗除草剂基因，因此难以抵抗种衣剂中的除草剂而被杀灭，因此能够保证种植出的杂交水稻纯度接近100％。
(2)所获得的水稻种子能够用于播种、育秧以及移植到大田种植，其中在育秧期间和/或种植期间施加有该水稻种子能抵抗的类型的除草剂。在这种应用中，由于育秧田中的水稻杂株(包括自交水稻杂株和其他类型水稻杂株)以及杂草等不含有该抗除草剂基因，因此难以抵抗育秧期间所施加的除草剂而被杀灭，因此能够保证移植到大田种植的杂交水稻秧苗纯度接近100％。
(3)所获得的水稻种子能够用于播种到大田种植，其中在种植期间施加有该水稻种子能抵抗的类型的除草剂。在这种应用中，由于大田中的水稻杂株(包括自交水稻杂株和其他类型水稻杂株)以及杂草等不含有该抗除草剂基因，因此难以抵抗种植期间所施加的除草剂而被杀灭，因此能够保证种植出的杂交水稻纯度接近100％。
根据本发明实施例，步骤S102中使用的恢复系可以选用任何品种的杂交水稻恢复系，例如选用目前大面积使用的抗性好、米质优、配合力强的优良恢复系，这包括但不限于：雅恢2115、恢复系9311、恢复系华占、恢复系五山丝苗以及蜀恢727等。选用这些所有品种的杂交水稻恢复系并且利用本发明实施例方法而获得的新恢复系均应当纳入本发明的保护范围。
根据本发明实施例，步骤S102中使用的含抗除草剂基因的水稻育种材料为非转基因的水稻育种材料，其具体能够通过以下两种方式中的至少一种而得到。
方式一，使用含有除草剂的种衣剂，针对水稻种子(此处的水稻种子可以选用任何品种，本发明不进行任何限制)做包衣处理；将经包衣处理的水稻种子播种和育秧；以及选取育秧后仍然存活的水稻的种子作为该水稻育种材料。
方式二，将水稻种子(此处的水稻种子可以选用任何品种，本发明不进行任何限制)播种和育秧；在育秧期间，施加除草剂；以及选取施加该除草剂后仍然存活的水稻的种子作为该水稻育种材料。
本领域技术人员可以理解，上述方式一和方式二仅仅作为一种举例。实际应用中，既可以重复使用上述方式一或方式二，又可以交替使用上述方式一和方式二，甚至可以按照任何人为排列顺序使用上述方式一和方式二，直至获得含有该抗除草剂基因并且遗传稳定的水稻育种材料，这些排列顺序均应当纳入本发明的保护范围。
根据本发明实施例，步骤S102中使用的杂交和步骤S104中使用的回交采用常规育种方式，而非转基因方式。
下面结合图2进一步说明本发明实施例的实例。
图2是根据本发明实施例的杂交水稻育种方法的示意图。如图2所示，示出了将含有抗除草剂基因的水稻育种材料与目前大面积使用的优良恢复系进行杂交与多次回交的进展情况。下面按照步骤进行详细说明。
第一步，收集、选取大面积使用的优良恢复系，这些恢复系具有抗性好、米质优、配合力强等优良性能。例如，这些恢复系能够包括但不限于：雅恢2115、恢复系9311、恢复系华占、恢复系五山丝苗以及蜀恢727等。
第二步，将这些优良恢复系与含有抗除草剂基因的水稻育种材料用常规育种方式进行杂交。参见图2，通过进行杂交，抗除草剂基因在水稻种子中所占比率为50％。
第三步，将第二步杂交得到的水稻种子与该恢复系进行回交。参见图2，通过进行第一次回交，抗除草剂基因在水稻种子中所占比率提升为75％。
第四步，将第三步杂交得到的水稻种子与该恢复系再次进行回交。参见图2，通过进行第二次回交，抗除草剂基因在水稻种子中所占比率进一步提升为87.5％。
本领域技术人员可以理解，依此类推，通过多次回交，能够获得含有该抗除草剂基因并且遗传稳定的优良恢复系。
第五步，用第四步得到的优良恢复系与目前大面积使用的三系或两系不育系进行杂交，成熟后就能够收获得到含有该抗除草剂基因的并且用于大田种植的水稻种子。本领域技术人员可以理解，这一步所得到的水稻种子通常既包括性能优良的杂交水稻种子，又包括性能低劣的自交水稻杂种和其他类型水稻杂种，从而可能导致种子纯度超标。
第六步，在将第五步得到的水稻种子用于播种、育秧和/或大田种植期间，使用除草剂杀灭性能低劣的自交水稻以及各种杂草，其中该除草剂属于性能优良的杂交水稻种子及其生长出的水稻能抵抗的类型。这样，性能优良的杂交水稻由于含有抵抗该除草剂的基因而得以保留，从而能够保证大田水稻丰产丰收，并且成本低廉、简单易行。具体来说，至少可以通过如下方式来使用除草剂。
方式一，使用含有该除草剂的种衣剂对第五步得到的水稻种子进行包衣处理。在这种方式中，由于经包衣的杂种不含有该抗除草剂基因，因此难以抵抗种衣剂中的除草剂而被杀灭，因此能够保证种植出性能优良的杂交水稻，并且纯度接近100％。
方式二，将第五步得到的水稻种子播种、育秧以及移植到大田种植，其中在育秧期间和/或种植期间施加该除草剂。在这种方式中，由于育秧田中的水稻杂株(包括自交水稻杂株和其他类型水稻杂株)以及杂草等不含有该抗除草剂基因，因此难以抵抗育秧期间所施加的除草剂而被杀灭，因此能够保证种植出性能优良的杂交水稻，并且纯度接近100％。
方式三，将第五步得到的水稻种子直接播种到大田种植，其中在种植期间施加该除草剂。在这种方式中，由于大田中的水稻杂株(包括自交水稻杂株和其他类型水稻杂株)以及杂草等不含有该抗除草剂基因，因此难以抵抗种植期间所施加的除草剂而被杀灭，因此能够保证种植出性能优良的杂交水稻，并且纯度接近100％。
本发明还提供了一种杂交水稻制种方法，该方法包括，将根据本发明实施例获得的含有抗除草剂基因的恢复系与相应的三系或两系不育系进行杂交，获得含有所述抗除草剂基因的并且用于大田种植的水稻种子。
本发明实施例还提供了一种种衣剂，其中该种衣剂含有除草剂，该除草剂属于根据本发明实施例的杂交水稻育种方法进行育种并且制种而获得的水稻种子能抵抗的类型，具体来说，该除草剂可以采用本领域技术人员已知的任何类型，这包括但不限于三氮苯类除草剂、磺酰脲类除草剂、咪唑啉酮类除草剂、腈类除草剂、吡啶类除草剂、环状亚胺类除草剂、磺酰胺类除草剂、嘧啶类除草剂、有机磷类。这样，在使用该种衣剂对所获得的水稻种子进行包衣处理之后，由于该水稻种子含有抗除草剂基因，因此在播种、育秧和/或种植期间均不会被该除草剂杀灭。相反地，由于杂种(包括自交水稻杂种和其他类型水稻杂种)不含有抗除草剂基因，因此难以抵抗该除草剂而被杀灭，因此能够保证种植出的水稻纯度接近100％。
综上所述，根据本发明的上述实施例，提供了一种杂交水稻育种方法、杂交水稻制种方法及种衣剂，该方法利用含有抗除草剂基因的水稻育种材料进行恢复系的杂交和回交，从而获得含有该抗除草剂基因的恢复系，能够彻底解决杂交水稻制种过程中成本高昂、复杂难行的问题。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种杂交水稻育种方法，其特征在于，所述方法包括：
将恢复系与含有抗除草剂基因的水稻育种材料进行杂交；
将杂交得到的水稻种子与所述恢复系进行回交；以及
通过一次或多次所述回交，获得含有所述抗除草剂基因的恢复系。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述杂交和所述回交采用常规育种方式，而非转基因方式。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含抗除草剂基因的水稻育种材料为非转基因的水稻育种材料。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将恢复系与含有抗除草剂基因的水稻育种材料进行杂交之前，还包括：
使用含有除草剂的种衣剂，针对水稻种子做包衣处理；
将经包衣处理的水稻种子播种和育秧；以及
选取育秧后仍然存活的水稻的种子作为所述水稻育种材料。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将恢复系与含有抗除草剂基因的水稻育种材料进行杂交之前，还包括：
将水稻种子播种和育秧；
在育秧期间，施加除草剂；以及
选取施加所述除草剂后仍然存活的水稻的种子作为所述水稻育种材料。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：将含有所述抗除草剂基因的恢复系与相应的三系或两系不育系进行杂交，获得含有所述抗除草剂基因的并且用于大田种植的水稻种子。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：使用含有除草剂的种衣剂，针对所述含有所述抗除草剂基因的并且用于大田种植的水稻种子进行包衣处理，其中所述除草剂属于该水稻种子能抵抗的类型。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
将所述含有所述抗除草剂基因的并且用于大田种植的水稻种子播种和育秧；
将育秧得到的秧苗移植到大田种植；以及
在育秧期间和/或种植期间，施加该水稻种子能抵抗的类型的除草剂。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
将所述含有所述抗除草剂基因的并且用于大田种植的水稻种子播种到大田种植；以及
在种植期间，施加该水稻种子能抵抗的类型的除草剂。
10.一种杂交水稻制种方法，其特征在于，将根据权利要求1至9中任一项获得的含有抗除草剂基因的恢复系与相应的三系或两系不育系进行杂交，获得含有所述抗除草剂基因的并且用于大田种植的水稻种子。
11.一种种衣剂，其特征在于，所述种衣剂含有除草剂，所述除草剂属于根据权利要求1至9中任一项的杂交水稻育种方法进行育种并且制种而获得的水稻种子能抵抗的类型。
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