CN107926696B - 一种高花培诱导率籼稻的高效创制方法 - Google Patents

Abstract

一种高花培诱导率籼稻的高效创制方法，先将花培诱导效率大于50%的亲本与多个育种骨干亲本进行杂交，得到不同组合的杂交F₁种子，再种植杂交F₁种子，取幼穗进行第一次花药培养，筛选出诱导效率大于60%的组合，并分单株收获花培H₁代种子，然后分株系种植H₁代种子，取幼穗进行第二次花药培养，筛选出诱导效率大于60%的株系即可。该设计不仅能够获得稳定且具有高花培诱导率的株系，而且周期较短。

Description

一种高花培诱导率籼稻的高效创制方法

技术领域

本发明属于植物分子细胞工程育种技术领域，具体涉及一种高花培诱导率籼稻的高效创制方法，创制出的材料可应用于籼稻花培育种和其它相关研究工作。

背景技术

水稻是我国最重要的粮食作物，常年播种面积约4.5亿亩，占粮食播种面积的29%，总产占40%，总产量2亿多吨，居世界第一。我国70%以上的人口以稻米为主食，稻米消费量占粮食消费总量的40%，是世界上第一大稻米消费国。2017年中央1号文件提出粮食作物要稳定水稻、小麦生产，确保口粮绝对安全。水稻肩负着保障国家粮食安全和口粮绝对安全的重任。

花药培养是当今生物技术育种中较为成熟、实用、有效的育种新技术。花药培养的主要优势表现为快速纯合有益基因、缩短育种周期、提高选择效率、加速有效性状转移等，目前花药培养已是水稻育种途径之一。花药培养与传统育种技术结合，将在水稻育种工作中产生巨大作用，主要表现在：利用花培育种直接进行水稻种质资源创新，如在花药培养中进行抗性筛选或诱变处理等；将花药培养应用于水稻常规育种，如对后代F₁群体进行花培后再选择，可以大大缩短育种周期；将花药培养应用于水稻杂交育种，可借助花培技术快速纯合籼粳亚种间杂种优势，聚合不育基因、广亲合基因、恢复基因及其它有利基因，培育优良不育系和广亲和恢复系等；将花药培养应用于水稻基因工程育种，把花粉小孢子作为外源基因的受体可以直接获得转基因纯合材料；将花药培养应用于水稻育种基础理论研究，如用花培后代研究杂交水稻主要农艺性状－光温敏核不育性、广亲和性、恢复性等的遗传机理。

自1968 年日本科学家新关和大野首次获得水稻花培植株后，20世纪70年代中国科学院开始对水稻花药培养进行研究，其研究重点为探索水稻花药培养方法，筛选出了合适粳稻的N6培养基。从上世纪80年代末至今，我国对水稻花药培养的研究一直处于国际领先水平，现已培育出中花系列、龙粳系列等高产优质粳稻品种。目前粳稻花药培养技术已逐步成熟，其发展的重点在于迅速应用该技术进行粳稻花培种质的创新和花培品种的进一步推广种植。同粳稻花培育种相比，籼稻花培育种难度仍然很大，主要瓶颈是籼稻花药培养力太低，并且长期得不到提高，所以花培育种技术在籼稻的品种改良中受到很大限制。因此目前籼稻花培育种的核心在于提高籼稻花药培养力，大幅提高籼稻花培效率。而诱导愈伤组织是花药培养的第一个阶段，要想获得较高的籼稻花药培养力，提高诱导效率是第一步。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的籼稻花药培养力低的问题，提供一种高花培诱导率籼稻的高效创制方法。

为实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：

一种高花培诱导率籼稻的高效创制方法，依次包括以下步骤：

步骤一、将花培诱导效率大于50%的亲本与多个育种骨干亲本进行杂交，得到不同组合的杂交F₁种子，其中，所述育种骨干亲本是指在高产、优质、抗性中的至少二个方面具有突出表现的水稻品种或材料；

步骤二、先种植步骤一得到的不同组合的杂交F₁种子，再取幼穗进行第一次花药培养，统计各组合的花培诱导效率，筛选出诱导效率大于60%的组合，并分单株收获花培H₁代种子；

步骤三、先分株系种植步骤二得到的H₁代种子，再取幼穗进行第二次花药培养，统计各株系的花培诱导效率，筛选出诱导效率大于60%的株系，这些筛选得到的株系即为高花培诱导率籼稻。

所述步骤三还包括在苗期进行分子标记选择，并在幼穗前进行农艺性状筛选的操作，该操作在种植H₁代种子之后、取幼穗进行第二次花药培养之前进行。

所述步骤二、三中，统计花培诱导效率的时间为花药接种40天后。

所述步骤一中，在高产、优质、抗性方面具有突出表现是指：

在高产方面，产量性状与当前生产上的骨干品种相比具有优势；

在优质方面，综合品质性状优良或单个品质性状优异；

在抗性方面，对当前生产上的主要病害的抗病性达到3级以上和/或对当前生产上的主要虫害的抗虫性达到3级以上。

所述步骤一的进行时间为第一年冬天，步骤二的进行时间为第二年夏天，步骤三的进行时间为第三年夏天。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明一种高花培诱导率籼稻的高效创制方法将花培诱导效率大于50%的亲本与多个育种骨干亲本杂交，并利用花药培养技术连续两代进行筛选，一方面，通过连续两代花药培养即可筛选出稳定的高花培诱导率株系，另一方面，选用具有优良性状的亲本筛选出的后代也大多会具有这些优良性状，再加上花培高诱导率，创制出的籼稻材料可直接应用于籼稻花培育种，从而为加快育种进程提供了高效的亲本。因此，本发明不仅能够获得稳定的高花培诱导率株系，而且周期较短。

2、本发明一种高花培诱导率籼稻的高效创制方法在种植H₁代种子之后，先在苗期进行分子标记选择，并在幼穗前进行农艺性状筛选，然后取幼穗进行第二次花药培养，通过筛除农艺性状不良的植株，不仅可有效减少第二次花药培养的工作量，有利于降低成本，而且能够提高培育效率。因此，本发明降低了成本、提高了培育效率。

附图说明

图1是本发明流程图。

图中，A、B、C、D、E为育种骨干亲本。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

一种高花培诱导率籼稻的高效创制方法，依次包括以下步骤：

步骤一、将花培诱导效率大于50%的亲本与多个育种骨干亲本进行杂交，得到不同组合的杂交F₁种子，其中，所述育种骨干亲本是指在高产、优质、抗性中的至少二个方面具有突出表现的水稻品种或材料；

步骤二、先种植步骤一得到的不同组合的杂交F₁种子，再取幼穗进行第一次花药培养，统计各组合的花培诱导效率，筛选出诱导效率大于60%的组合，并分单株收获花培H₁代种子；

步骤三、先分株系种植步骤二得到的H₁代种子，再取幼穗进行第二次花药培养，统计各株系的花培诱导效率，筛选出诱导效率大于60%的株系，这些筛选得到的株系即为高花培诱导率籼稻。

所述步骤三还包括在苗期进行分子标记选择，并在幼穗前进行农艺性状筛选的操作，该操作在种植H₁代种子之后、取幼穗进行第二次花药培养之前进行。

所述步骤二、三中，统计花培诱导效率的时间为花药接种40天后。

所述步骤一中，在高产、优质、抗性方面具有突出表现是指：

在高产方面，产量性状与当前生产上的骨干品种相比具有优势；

在优质方面，综合品质性状优良或单个品质性状优异；

在抗性方面，对当前生产上的主要病害的抗病性达到3级以上和/或对当前生产上的主要虫害的抗虫性达到3级以上。

所述步骤一的进行时间为第一年冬天，步骤二的进行时间为第二年夏天，步骤三的进行时间为第三年夏天。

本发明的原理说明如下：

本发明所述方法以一个花培诱导率较高的材料用两年的时间即可创制出一批花培诱导率高的籼稻材料，这些材料可以用作籼稻育种的亲本，从而大幅提高了籼稻的花培育种效率，加快水稻的育种进程，也可以用作有关花药培养的基础研究。

花药培养：由于一次花药培养只能保证筛选出的植株的遗传稳定性，其花药培养力有高有低，鉴于此，本发明创造性的采用连续两代花药培养的方式保证筛选出的株系具有稳定的高花培诱导率。

本发明所述育种骨干亲本、花培诱导率的定义如下：

高产：产量性状与当前生产上的骨干品种相比具有优势，其中，产量性状主要包括有效分蘖数、穗粒数、结实率、千粒重等。

优质：稻米品质是决定一个水稻品种特性的重要指标之一。稻米籽粒的品质主要包括5个方面：外观品质、碾米品质、蒸煮品质、营养品质和食味品质，具体内容有：透明度、垩白、粒型、直链淀粉含量、胶稠度、糊化温度、蛋白质含量以及有无香味等等。本发明所述的优质是指综合品质性状优良或者单个重要品质性状（如直链淀粉含量、香味等）性状优异。

抗性：主要包括抗病和抗虫两方面。抗病通过抗病鉴定来衡量，其等级分为0级（免疫）、1级（高抗）、3级（中抗）、5级（中感）、7级（感病）、9级（高感）等6个等级，需要抗当前生产上的主要病害，如稻瘟病，白叶枯病等，且抗病性达到3级以上的品种；抗虫通过抗虫鉴定来衡量，其等级分为0级（免疫）、1级（高抗）、3级（中抗）、5级（中感）、7级（感虫）、9级（高感）等6个等级，需要抗当前生产上的主要虫害的品种，如稻飞虱，螟虫等，且抗虫性达到3级以上。

花培诱导率：本发明从花药接种起40天后统计花培诱导率，其计算公式为：诱导率=诱导出愈伤组织块数/接种花药数×100%，本发明所述的高花培诱导率是指诱导率达60%以上的组合或株系。

实施例1：

一种高花培诱导率籼稻的高效创制方法，依次按照以下步骤进行：

步骤一、第一年冬天，将花培诱导效率为57.2%的亲本香5与R7272（优质、高产、配合力强）、9311（抗稻瘟病、抗白叶枯病）、黄华占（米质优，抗稻瘟病、抗白叶枯病）、玉针香（高产、米质优，国标一级）这4个育种骨干亲本进行杂交，得到香5/R7272、香5/9311、香5/黄华占、香5/玉针香杂交F₁种子，其中，所述“香5”是湖北省农科院粮食作物研究所选育的优质两系恢复系，具有米质优的特点，米质达国标二级，且含有香味基因Fgr7，所述“R7272”是湖北省农科院粮食作物研究所选育的两系恢复系，米质达国标二级，所述“黄华占”是广东省农科院水稻研究所选育审定的早中晚兼用型常规优质稻品种，通过多省审定；所述“9311”是江苏里下河农科所选育审定的中籼稻品种，又名“扬稻6号”，通过多省审定；所述“玉针香”是湖南省水稻研究所选育并与2008年通过湖南省审定的常规高档优质稻品种，突出优点是有香味，米粒特长，长宽比达到4.9；

步骤二、第二年夏天，先种植上述四种杂交F₁种子，再取幼穗进行第一次花药培养，诱导培养40天后统计各组合的出愈伤组织块数，计算花培诱导效率，筛选出诱导效率大于60%的组合为香5/R7272（其诱导效率是62.1%），并分单株收获花培H₁代种子共127个单株；

步骤三、第三年夏天，先分株系种植上述127个单株的H₁代种子，再于苗期进行分子标记选择，并在幼穗前进行农艺性状筛选，然后采用与第一次花药培养相同的培养条件对筛选后留下的植株分株系取幼穗进行第二次花药培养，诱导培养40天后统计各株系的的出愈伤组织块数，计算花培诱导效率，筛选出13个诱导效率大于60%的株系，最高诱导率达91.3%，这些筛选得到的株系即为高花培诱导率籼稻。

Claims (5)

1.一种高花培诱导率籼稻的高效创制方法，其特征在于：

所述方法依次包括以下步骤：

步骤一、将花培诱导效率大于50%的亲本与多个育种骨干亲本进行杂交，得到不同组合的杂交F₁种子，其中，所述育种骨干亲本是指在高产、优质、抗性中的至少二个方面具有突出表现的水稻品种或材料；

步骤二、先种植步骤一得到的不同组合的杂交F₁种子，再取幼穗进行第一次花药培养，统计各组合的花培诱导效率，筛选出诱导效率大于60%的组合，并分单株收获花培H₁代种子；

步骤三、先分株系种植步骤二得到的H₁代种子，再取幼穗进行第二次花药培养，统计各株系的花培诱导效率，筛选出诱导效率大于60%的株系，这些筛选得到的株系即为高花培诱导率籼稻。

2.根据权利要求1所述的一种高花培诱导率籼稻的高效创制方法，其特征在于：所述步骤三还包括在苗期进行分子标记选择，并在幼穗前进行农艺性状筛选的操作，该操作在种植H₁代种子之后、取幼穗进行第二次花药培养之前进行。

3.根据权利要求1或2所述的一种高花培诱导率籼稻的高效创制方法，其特征在于：所述步骤二、三中，统计花培诱导效率的时间为花药接种40天后。

4.根据权利要求1或2所述的一种高花培诱导率籼稻的高效创制方法，其特征在于：

所述步骤一中，在高产、优质、抗性方面具有突出表现是指：

在高产方面，产量性状与当前生产上的骨干品种相比具有优势；

在优质方面，综合品质性状优良或单个品质性状优异；

在抗性方面，对当前生产上的主要病害的抗病性达到3级以上和/或对当前生产上的主要虫害的抗虫性达到3级以上，其中，所述抗病性通过抗病鉴定来衡量，其等级分为0级、1级、3级、5级、7级、9级6个等级，所述0级为免疫，1级为高抗，3级为中抗，5级为中感，7级为感病，9级为高感；所述抗虫性通过抗虫鉴定来衡量，其等级分为0级、1级、3级、5级、7级、9级6个等级，所述0级为免疫，1级为高抗，3级为中抗，5级为中感，7级为感虫，9级为高感。

5.根据权利要求1或2所述的一种高花培诱导率籼稻的高效创制方法，其特征在于：所述步骤一的进行时间为第一年冬天，步骤二的进行时间为第二年夏天，步骤三的进行时间为第三年夏天。