CN108094193A - 水稻f1种子的生产方法、水稻f1种子及水稻雄性不育系 - Google Patents

水稻f1种子的生产方法、水稻f1种子及水稻雄性不育系 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种适用于F1杂种育种法的越光雄性不育系及使用该水稻雄性不育系的水稻F1种子的生产方法。所述水稻F1种子的生产方法，其以水稻雄性不育系作为母本、以水稻育性恢复系作为父本，进行杂交，从杂交后的母本中采集杂种一代种子(F1种子)，所述水稻细胞质雄性不育系选自由水稻细胞质雄性不育系CMS‑越光H2号、水稻细胞质雄性不育系CMS‑越光H3号、水稻细胞质雄性不育系CMS‑越光H4号、水稻细胞质雄性不育系CMS‑越光籽1号、水稻细胞质雄性不育系CMS‑越光籽2号及水稻细胞质雄性不育系CMS‑越光籽3号构成的组。

Description

水稻F1种子的生产方法、水稻F1种子及水稻雄性不育系
本发明是申请号为201210068896.8、申请日为2012年3月15日、发明名称为“水稻F1种子的生产方法、水稻F1种子及水稻雄性不育系”的中国专利申请的分案申请，本申请要求2011年3月18日在日本申请的专利申请特愿2011-061396号的优先权，并通过援引加入上述专利申请的内容。
技术领域
本发明涉及具有优良性状的水稻雄性不育系、用该水稻雄性不育系生产水稻F1种子的方法及通过该方法制得的水稻F1种子。
背景技术
近年来，随着基因组分析技术的显著进步，已能够高精度且容易地进行作物改良。尤其，DNA标记技术进步显著，通过该技术，已能够制备具有有益性状的新品种。例如，目前，使用DNA标记制得了具有灰霉病抗性的番茄(例如参见日本专利文献1)，还制得了改善抗倒伏性及糙米粒大小的水稻(Oryza sativa)(例如参见日本专利文献2)。
另外，目前，利用DNA标记，通过置换含有已被鉴定为重要基因的有益等位基因的染色体区域，对其他大多性状几乎无影响，可以特异性地改良目标性状(例如参见日本专利文献3)。例如，在水稻中，能够制得改良杆长(sd1基因附近染色体区域)、抽穗期(hd1基因附近染色体区域)、每穗粒数(Gn1基因附近染色体区域)的水稻(例如参见日本专利文献4)。通过将水稻品种越光(コシヒカリ)染色体中的sd1基因置换成来自哈巴达克(ハバタキ)的sd1基因，与水稻品种越光相比，杆长显著缩短，并能改善抗倒伏性。另外，通过将水稻品种越光染色体中的Gn1基因置换成来自哈巴达克的Gn1基因，与水稻品种越光相比，能够提高着粒密度。通过将水稻品种越光染色体中的hd1基因置换成来自哈巴达克的hd1基因，与水稻品种越光相比，可以使其早熟。
作为制备具有更优异性状的作物的方法，有F1杂种育种法，其利用雄性不育细胞质等，使母本丧失花粉合成功能，实现远缘系间的杂交，将其杂种种子用作品种。例如，莴苣，在F1杂种育种法中制备出可用作母本的莴苣雄性不育系(例如，参见日本专利文献5)。
F1杂种育种法作为一种利用杂种优势，能够容易且高水平地改善产量性能的技术，被广泛应用。在日本的水稻育种中，自从1970年发现实用性的雄性不育系细胞质以来，已经开始尝试使用了。但是，由于当时培育出的体系口味品质不十分高，以及在其后的米过剩时代中对高产性能的需求性降低等，因此历史上没有再接着利用所述技术。
但是，近年来，在对粮食增产、栽培成本及栽培时投入的能源追求效率化的基础上，提高作为的产量潜力再次变得重要起来，今后其将成为越来越重要的育种目标。另外，通过增强生产性能来增大植物体本身的大小，可提高被视为第二代生物乙醇原料的作物残渣的生产率，相对削减作物栽培过程中排放出的GHG量，据此也能够对解决能源问题、环境问题做出贡献。
在越来越重视提高产量潜力的现今，重新认识F1杂种育种技术的形势也越来越高涨。在F1杂种育种法中，作为组合检定的候补筛选体系需要在非常多的体系间制备F1杂种，因此为了维持高筛选效率，选定作为母本的雄性不育系非常重要。
作为日本主要变种的水稻品种越光，对其口味品质的评价高，在将其作为培育母本的体系中，存在多种口味良好的体系。另外，除了口味品质以外，其具有在日本栽培范围最广所表现出的广域栽培适应性，另外，大多具有强抗穗发芽性等优异的性状。并且，在众多的实验中，通过将其用作研究对象，从而蓄积了学术知识，也具有易于发现改良线索的优点。考虑到上述内容，可以说在培育F1杂种母本方面，越光是最有前景的体系之一。
另外，关于至今仍难以特异性改良的口味品质，也在追求通过利用半糯性突变性状，降低直链淀粉含量，增强稻米粘度，从而改善口味。多数半糯性稻米的胚乳为白色浑浊，因此能够易与普通稻米相区别。以往报道的半糯性突变，除了控制使直链淀粉含量为最大的wx基因的突变以外，还与七个不相同的du(基因)座有关系(例如，参见非专利文献)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1日本专利第4248881号公报
专利文献2日本专利第4368391号公报
专利文献3日本专利第4409610号公报
专利文献4日本专利第4352102号公报
专利文献5日本专利第3949637号公报
非专利文献
非专利文献1铃木保宏“稻米直链淀粉含量变化-气候与调节”《农业及园艺》2006年第81卷第183～190页。
发明内容
但是，在想要以越光为单亲培育F1杂种的情况下，屡屡发生问题。例如，在含有籼稻种的越光，和与其为远亲的培育体系间的组合检定中，结果表现为晚熟或长杆化，频繁出现脱离作为实用体系的适应性体系，导致大大降低筛选效率。
另外，在F1杂种中通过杂种优势提高产量性能，但是与一般高产体系相比，越光本身的产量潜力不十分高，因此得到值得筛选的高产体系的比率不高。对此，例如，希望通过增加越光每穗上的着粒数，从而进一步提高其潜力。
另外，在培育F1杂种的情况下，通常为了获得更大的杂种优势，需要以比越光口味品质差的远缘系作为单亲。如果以远缘系作为单亲，在多数情况下，会遗传该远缘系所具有的与口味相关的恶劣性状，结果大大降低筛选效率。
本发明的目的是提供一种F1杂种育种法中适宜的越光雄性不育系及用该水稻雄性不育系的水稻F1种子生产方法。
为了解决上述技术问题，本发明人进行了深入研究，结果发现通过使用将染色体的一部分用来自外源品种的染色体片段置换或突变，从而改善了特定性状的雄性不育系作为母本，能够更高效的制备出优秀的F1杂种，完成了本发明。
即，本发明提供：(1)一种水稻F1种子的生产方法，其特征在于，以水稻雄性不育系作为母本、以水稻育性恢复系作为父本，进行杂交，从杂交后的母本中采集杂种一代种子(F1种子)，所述水稻雄性不育系为含有从来自水稻品种哈巴达克的sd1基因、来自水稻品种哈巴达克的Gn1基因、及来自水稻品种哈巴达克的hd1基因组成的组中选择的一种以上基因的水稻雄性不育系，或表现出半糯性的水稻雄性不育系。
(2)根据上述(1)中所述的水稻F1种子的生产方法，其特征在于，所述水稻雄性不育系选自水稻细胞质雄性不育系CMS-越光H2号(Oryza sativa L.cultivar Koshihikari-Eichi-2gou)、水稻细胞质雄性不育系CMS-越光H3号、水稻细胞质雄性不育系CMS-越光H4号、水稻细胞质雄性不育系CMS-越光籽1号、水稻细胞质雄性不育系CMS-越光籽2号、水稻细胞质雄性不育系CMS-越光籽3号。
(3)根据上述(1)或(2)所述的水稻F1种子的生产方法制得的水稻F1种子；
(4)水稻雄性不育系，其特征在于，其含有从来自水稻(Oryzasativa)品种哈巴达克的sd1基因、来自水稻品种哈巴达克的Gn1基因及来自水稻品种哈巴达克的hd1基因组成的组中选择的一种以上的基因；
(5)水稻细胞质雄性不育系CMS-越光H2号(Oryza sativa L.cultivarKoshihikari-Eichi-2gou)，其保藏于独立行政法人产业技术综合研究所专利生物保藏中心(日本国茨城县筑波市东1-1-1筑波中心中央第6，邮政编码305-8566)，保藏日2012年1月27日，保藏号FERM P-22217；
(6)水稻细胞质雄性不育系CMS-越光H3号(Oryza sativa L.cultivarKoshihikari-Eichi-3gou)；
(7)水稻细胞质雄性不育系CMS-越光H4号(Oryza sativa L.cultivarKoshihikari-Eichi-4gou)；
(8)水稻细胞质雄性不育系CMS-越光籽1号(Oryza sativa L.cultivarKoshihikari-Kazusa-1gou)；
(9)水稻细胞质雄性不育系CMS-越光籽2号(Oryza sativa L.cultivarKoshihikari-Kazusa-2gou)；
(10)水稻细胞质雄性不育系CMS-越光籽3号(Oryza sativa L.cultivarKoshihikari-Kazusa-3gou)，其保藏于独立行政法人产业技术综合研究所专利生物保藏中心，保藏日2012年1月27日，保藏号FERM P-22218；
本发明的水稻F1种子的生产方法，其通过以改善特定性状的水稻雄性不育系作为母本，能够生产具有该性状的F1杂种种子。尤其是，在本发明中，将含有来自水稻品种哈巴达克的sd1基因的水稻雄性不育系用作母本的情况下，与将水稻品种越光的雄性不育系用作母本的情况相比，能够制得杆长显著缩短、改善抗倒伏性的F1杂种。另外，将含有来自水稻品种哈巴达克的Gn1基因的水稻雄性不育系用作母本的情况下，与将水稻品种越光的雄性不育系用作母本的情况相比，能够制得着粒密度更高的F1杂种。另外，将含有来自水稻品种哈巴达克的hd1基因的水稻雄性不育系用作母本的情况下，与将水稻品种越光的雄性不育系用作母本的情况相比，能够制得可早熟的F1杂种。并且，将具有半糯性的水稻雄性不育系用作母本的情况下，与将水稻品种越光的雄性不育系用作母本的情况相比，能够制得口味优异的F1杂种。
附图说明
图1是表示编码水稻第1染色体中sd1基因附近的DNA标记(SNP)的附图。
图2是表示编码水稻第1染色体中Gn1基因附近的DNA标记(SNP)的附图。
图3是表示编码水稻第6染色体中hd1基因附近的DNA标记(SNP)的附图。
图4是模拟表示实施例1中所用的水稻品种越光H2号的基因组的附图。
图5是模拟表示实施例1中所用的水稻品种越光H2号-长区域的基因组的附图。
图6是模拟表示实施例1中所用的水稻品种越光H3号的基因组的附图。
图7是模拟表示实施例1中所用的水稻品种越光H4号的基因组的附图。
图8是模拟表示实施例1中所用的水稻品种越光H4号_长区域的基因组的附图。
图9是模拟表示实施例1中所用的水稻品种越光籽1号的基因组的附图。
图10是模拟表示实施例1中所用的水稻品种越光籽2号的基因组的附图。
图11是模拟表示实施例1中所用的水稻品种越光籽3号的基因组的附图。
图12是表示实施例1中测定的以CMS-越光H4号作为母本制得的F1杂种、以CMS-越光作为母本制得的F1杂种及水稻品种越光的杆长的结果示意图。
图13是表示实施例1中测定的由CMS-越光和ST-1制得的F1杂种、由CMS-越光H4号和ST-1制得的F1杂种、由CMS-越光H4号_长区域和ST-1制得的F1杂种及水稻品种越光的杆长的结果示意图。
图14是表示实施例1中测定的以CMS-越光H3号或CMS-越光作为母本，以ST-2或ST-4作为父本制得的F1杂种的抽穗期的结果示意图。
图15是表示实施例1中测定的以CMS-越光H2号或CMS-越光作为母本，以ST-2或ST-4作为父本制得的F1杂种的每穗着粒数的结果示意图。
图16是表示实施例1中测定的以CMS-越光H2号、CMS-越光H2号-长区域或CMS-越光作为母本，以ST-2作为父本制得的F1杂种的每穗着粒数的结果示意图。
图17为在实施例3中按每一父本表示的各F1杂种及其父本的抽穗期的测定结果示意图。
具体实施方式
本发明中的近等基因系是指原品种的仅部分染色体被外源品种的染色体片段置换的体系。此处，外源品种如果是原品种以外的品种则没有特别限制，可以是与原品种为同一种植物的品种，也可以是与原品种为不同种植物的品种，还可以是动物等植物以外的品种。另外，在本发明中，品种是指为同一种植物，而由于遗传结构不同，在某种性状上可以明确与同种内其他品种区分的群体。
本发明中的DNA标记，只要能识别源自原品种的染色体与源自外源品种的染色体、能检测出染色体上的DNA序列差异，则无特殊限定，可以使用在基因分析领域中常用的DNA标记。作为该DNA标记，可以是例如能够检测SNP(Single Nucleotide Polymorphism、单核苷酸多态性)或SSR(Simple Sequence Repeats、简单重复序列)的不同重复数等基因多态性的标记，也可以是RFLP(Restriction Fragment Length Polymorphism、限制性酶切片段长度多态性)标记。另外，可以通过常规方法，利用这些DNA标记识别来自原品种的等位基因及来自外源品种的等位基因。例如，以从各个体中提取的DNA为模板，使用能与特定的SNP或SSR进行特异性杂交的引物等进行PCR，使用电泳法等检测出有无PCR产物，能够识别各多态性。另外，对从各个体中提取的DNA进行限制内切酶处理后，使用电泳法等检测DNA片段的图案，能够识别各多态性。另外，能与特定的SNP或SSR进行特异性杂交的引物等，可以按照该SNP或SSR的碱基序列，使用常用的引物设计工具等，以常规方法来进行设计。另外，设计出的引物等，也可以通过本技术领域内众所周知的任意方法进行合成。
这些DNA标记可以适当使用公知的DNA标记。另外，也可以使用新制备的DNA标记。作为公知的DNA标记，例如可以使用水稻领域中，国际公开第2003/070934号说明书中公开的SNP标记或水稻基因组研究计划(Rice Genome Research Program(RGB：http:// rgp.dna.affrc.go.jp/publicdata.html))中公开的DNA标记。
另外，各品种的基因信息等可以通过例如国际碱基序列数据库NCBI(美国国立生物技术信息中心(National center for Biotechnology Information))或DDBJ(日本DNA数据库(DNAData Bank of Japan))得到。尤其水稻各品种的遗传基因信息可以通过KOME(水稻的生物分子数据库(Knowledge-based Oryza Molecular biologicalEncyclopedia)，http://cdna01.dna.affrc.go.jp/cDNA/)等得到。
本发明及本说明书中的“水稻品种日本晴的染色体的第X号碱基”是根据TIGR(基因组研究所(The Institute for Genomic Research)；http://www.tigr.org/tdb/e2k1/osa1/blastsearch.shtml)中公开的水稻品种日本晴的基因组DNA的碱基序列(译文2)所确定的区域。
另外，本发明及本说明书中的“相当于从水稻品种日本晴染色体的第X号碱基至第Y号碱基区域的区域”，是指水稻个体染色体中，与水稻品种日本晴染色体中的该区域同源性高的区域，可以通过校正使水稻品种日本晴的公知基因组DNA与该水稻个体基因组DNA的碱基序列为最高同源性而确定。另外，水稻品种日本晴之外的水稻个体中的“相当于水稻品种日本晴SNP的SNP”，是指在含有该SNP的区域中，在通过校正使水稻品种日本晴的公知基因组DNA与该水稻个体基因组DNA的碱基序列为最高同源性的情况下，位于对应该SNP的位置上的碱基。
本发明的水稻F1种子的生产方法，其特征为以改善了特定性状的水稻品种越光的雄性不育系作为母本，以水稻育性恢复系作为父本进行杂交，从杂交后的母本上采集杂种一代种子(F1种子)。
首先，对本发明中所用的水稻雄性不育系进行说明。本发明中所用的水稻雄性不育系，是通过将水稻品种越光的一部分染色体置换成来自于外源品种的染色体片段，或者通过突变，改善特定性状的近等基因系的雄性不育系。
可以通过常规方法制得近等基因系的雄性不育系。例如，使除了为雄性不育细胞质以外与水稻品种越光具有相同性状的越光细胞质雄性不育系，与以外源品种染色体片段置换了所期望区域的或发生所期望突变的水稻品种越光的近等基因系杂交，以该水稻品种越光的近等基因系作为父本对杂交制得的F1杂种进行连续回交，能够制得除了是雄性不育细胞质以外与该水稻品种越光的近等基因系具有相同性状的水稻细胞质雄性不育系。另外，越光细胞质雄性不育系例如可以通过下述方法制得：使水稻品种越光与水稻细胞质雄性不育系杂交，以水稻品种越光作为父本，对杂交制得的F1杂种反复回交。作为水稻细胞质雄性不育系，如果是表现出雄性不育细胞质性的水稻科品种，则没有特别限定，例如可例举BT型雄性不育细胞质的水稻品种CHINSURAH BORO 2、WA型雄性不育细胞质的水稻品种野生水稻雄性不育(Male sterile wild rice)、GA型雄性不育细胞质的水稻品种冈比亚卡(Gambiaca)、Di型雄性不育细胞质的水稻品种Dissi等。
作为其他近等基因系的雄性不育系，也可以是在特定环境条件下诱发不育的基于基因突变的环境条件依赖型雄性不育系。作为环境条件依赖型雄性不育系，有利用在长日照条件下引发雄性不育的PMS1基因或PMS2基因的光敏核雄性不育(PGMS)系、利用在高温条件下引发雄性不育的TMS1基因或TMS2基因的温敏核雄性不育(TGMS)系等。使水稻品种越光的近等基因系对这些具有变异基因的环境条件依赖型雄性不育系杂交，以该水稻品种越光的近等基因系作为父本对杂交制得的F1杂种连续回交，能够制得水稻雄性不育系，所述水稻雄性不育系除了因基因变异表现出环境条件依赖型雄性不育性以外，具有与该水稻品种越光的近等基因系相同的性状。
首先，对作为母本的水稻品种越光的近等基因系进行说明，该水稻品种越光的近等基因系是将水稻品种越光的染色体的一部分置换成来自外源品种的染色体片段。
在水稻品种越光的近等基因系中插入的来自外源品种的染色体片段，只要是通过插入该染色体片段，与水稻品种越光相比能进一步改善特定性状，则无特殊限定。例如，插入的来自外源品种的染色体片段，最好为含有编码可直接给予改善所期望性状的基因(性状相关基因(原因遺伝子))的区域，可以是只含有该性状相关基因的区域，也可以是含有该性状相关基因和其他基因的区域(例如，由14.6Mbp～29.2Mbp长度形成的区域)。
在本发明及本说明书中，“来自水稻品种‘X’的‘Y’基因”除了可以是来自水稻品种“X”本身的“Y”基因(即，水稻品种“X”的染色体中存在的“Y”基因)，还包括来自具有与水稻品种“X”实质上相同的“Y”基因的水稻品种的“Y”基因。这是由于即使将实质上与来自水稻品种“X”的“Y”基因相同的来自水稻品种“X”以外的水稻品种的“Y”基因，代替来自水稻品种“X”的“Y”基因，导入染色体的情况下，也能起到与本发明相同的技术效果。此处，所述的实质上与来自水稻品种“X”的“Y”基因相同的“Y”基因，是指来自水稻品种“X”以外的水稻品种的“Y”基因，其与来自水稻品种“X”的“Y”基因具有相同功能的基因。具体可以例举如水稻品种“X”的后代品种、从水稻品种“X”上继承存在“Y”基因区域的等位基因的水稻品种或相当于水稻品种“X”的先祖的水稻品种、具有向水稻品种“X”通用存在“Y”基因区域的等位基因的水稻品种或导入有存在“Y”基因区域的染色体片段的水稻品种，所述“Y”基因区域是指这些具有与水稻品种“X”实质上相同的“Y”基因的水稻品种中所具有的“Y”基因。
即，在本发明及本说明书中，只要无特殊限定，“来自水稻品种哈巴达克的sd1基因”，不仅包括来自水稻品种哈巴达克本身的sd1基因，还包括与该基因实质上相同的sd1基因，例如来自水稻品种低脚乌尖(低脚烏尖)、水稻品种IR8、水稻品种绢光(キヌヒカリ)、水稻品种梦日立(ゆめひたち)、水稻品种越光H4号、水稻品种越光籽2号、水稻品种越光籽3号、水稻品种越光籽4号等的sd1基因。
同样，在本发明及本说明书中，只要无特殊限定，“来自水稻品种哈巴达克的Gn1基因”，不仅包括来自水稻品种哈巴达克本身的Gn1基因，还包括与该基因实质上相同的Gn1基因，例如来自水稻品种越光H2号、水稻品种越光籽2号、水稻品种越光籽3号、水稻品种越光籽4号等的Gn1基因。
同样，在本发明及本说明书中，只要无特殊限定，“来自水稻品种哈巴达克的hd1基因”，不仅包括来自水稻品种哈巴达克本身的hd1基因，还包括与该基因实质上相同的hd1基因，例如来自水稻品种H3号、水稻品种越光籽1号、水稻品种越光籽2号、水稻品种越光籽4号等的hd1基因。
在本发明中，使用含有从来自水稻品种哈巴达克的sd1基因、来自水稻品种哈巴达克的Gn1基因和来自水稻品种哈巴达克的hd1基因组成的组中选择的一种以上基因的水稻雄性不育系作为母本。可以是适当组合含有这3种基因中两种以上基因的雄性不育系，也可以是含有全部3种基因的雄性不育系。
含有从来自水稻品种哈巴达克的sd1基因、来自水稻品种哈巴达克的Gn1基因和来自水稻品种哈巴达克的hd1基因组成的组中选择的一种以上基因的水稻雄性不育系，可以通过上述方法由含有从来自水稻品种哈巴达克的sd1基因、来自水稻品种哈巴达克的Gn1基因和来自水稻品种哈巴达克的hd1基因组成的组中选择的一种以上基因的水稻品种越光的近等基因系与越光雄性不育系制得。含有从来自水稻品种哈巴达克的sd1基因、来自水稻品种哈巴达克的Gn1基因和来自水稻品种哈巴达克的hd1基因组成的组中选择的一种以上基因的水稻品种越光的近等基因系，例如可以使用适当的DNA标记，通过专利文献3及4所述的方法制得。并且，在本发明中用作母本的水稻品种越光的近等基因系既可以是新制备的体系，也可以使用现有的体系。
含有来自水稻品种哈巴达克的sd1基因的水稻品种越光的近等基因系(含有来自水稻品种哈巴达克的sd1的近等基因系)，其编码水稻品种越光的染色体中sd1基因的区域，被含有编码来自水稻品种哈巴达克的sd1基因的区域的染色体片段置换。含有来自哈巴达克的sd1的近等基因系中所含有的来自哈巴达克的染色体片段，如果含有编码sd1基因的区域，则无特殊限定，可以只含有编码sd1基因的区域，也可以将存在于sd1基因附近的基因与sd1基因同时插入水稻品种越光中。图1表示编码水稻第1染色体中的sd1基因的38.11Mbp附近的DNA标记(SNP)。该来自哈巴达克的染色体片段的长度，可以使用DNA标记确定。例如，如图1所示，在含有来自哈巴达克的sd1的近等基因系中，插入的来自哈巴达克的染色体片段的上游端，可以位于依存于水稻品种日本晴的第1染色体的第38,109,578号碱基序列的多态性(通过PCR反应，水稻品种越光能够得到PCR产物，水稻品种哈巴达克不能得到PCR产物)(以下称为G2003)与依存于水稻品种日本晴的第1染色体的第38,109,641号碱基序列的多态性(通过PCR反应，水稻品种越光能够得到PCR产物，水稻品种哈巴达克不能得到PCR产物)(以下称为G2002)之间；该来自哈巴达克的染色体片段下游端，可以位于G2003与相当于水稻品种日本晴的第1染色体的第38,199,771号SNP的SNP(在水稻品种越光中为G、在水稻品种哈巴达克中为T)(以下，称为SP-462)之间(图1的第1段)。另外，该来自哈巴达克的染色体片段上游端，可以位于相当于水稻品种日本晴的第1染色体的第38,108,008号SNP的SNP(在水稻品种越光中为G、在水稻品种哈巴达克中为C)(以下，称为SP-4009)与G-2003之间；该来自哈巴达克的染色体片段的下游端，可以位于SP-462与相当于水稻品种日本晴的第1染色体的第38,949,866号SNP的SNP(在水稻品种越光中为T、在水稻品种哈巴达克中为C)(以下，称为SP-1259)之间(图1的第2段)。该来自哈巴达克的染色体片段的上游端，可以位于SP-4009与G2003之间；该来自哈巴达克的染色体片段的下游端，可以位于SP-1259与相当于水稻品种日本晴的第1染色体的第41,374,509号SNP的SNP(在水稻品种越光中为A、在水稻品种哈巴达克中为G)(以下，称为SP-477)之间(图1的第3段)。并且，含有编码来自水稻品种哈巴达克的sd1基因的区域的更长区域，可以被来自哈巴达克的染色体片段置换。例如，含有从相当于水稻品种日本晴的第1染色体的第12,254,787号SNP的SNP(在水稻品种越光中为G、在水稻品种哈巴达克中为C)(以下，称为SP-2058)起至SP-477之间约29.1Mbp的区域，可以被来自哈巴达克的染色体片段置换(图1的第4段)。各DNA标记及可用于识别的引物的碱基序列如表1所示。
表1
通过以含有来自哈巴达克的sd1基因的水稻雄性不育系作为母本制得的F1杂种，由于其含有来自哈巴达克的sd1基因，因此与以越光雄性不育系作为母本制得的F1杂种相比，杆长显著降低，改善了抗倒伏性。因此，在本发明的水稻F1种子的生产方法中，通过使用含有来自哈巴达克的sd1基因的水稻雄性不育系，能够高效生产改善了抗倒伏性的F1杂种种子，能够提高用于培育F1杂种的组合检定效率。
含有来自水稻品种哈巴达克的Gn1基因的水稻品种越光的近等基因系(含有来自水稻品种哈巴达克的Gn1的近等基因系)，其编码水稻品种越光的染色体中Gn1基因的区域，被含有编码来自水稻品种哈巴达克的Gn1基因的区域的染色体片段置换。含有来自哈巴达克的Gn1的近等基因系中所含有的来自哈巴达克的染色体片段，如果含有编码Gn1基因的区域，则无特殊限定，可以只含有编码Gn1基因的区域，也可以将存在于Gn1基因附近的基因与Gn1基因同时插入水稻品种越光中。图2表示编码水稻第1染色体中的Gn1基因的5.267Mbp附近的DNA标记(SNP)。该来自哈巴达克的染色体片段的长度，可以使用DNA标记确定。例如，如图2所示，在含有来自于哈巴达克的Gn1的近等基因系中，插入的来自哈巴达克的染色体片段的上游端，可以位于相当于水稻品种日本晴的第1染色体的第5,230,989号SNP的SNP(在水稻品种越光中为T、在水稻品种哈巴达克中为A)(以下，称为SP-170)与相当于水稻品种日本晴的第1染色体的第5,267,730号SNP的SNP(在水稻品种越光中为A、在水稻品种哈巴达克中为C)(以下，称为SP-4028)之间；该来自哈巴达克的染色体片段的下游端，可以位于SP-4028与相当于水稻品种日本晴的第1染色体的第5,267,970号SNP的SNP(在水稻品种越光中为G、在水稻品种哈巴达克中为C)(以下，称为SP-4038)之间(图2的第1段)。另外，该来自哈巴达克的染色体片段的上游端，可以位于相当于水稻品种日本晴的第1染色体的第5,029,673号SNP的SNP(在水稻品种越光中为T、在水稻品种哈巴达克中为G)(以下，称为SP-2032)与SP-170之间；该来自哈巴达克的染色体片段的下游端，可以位于SP-4038与相当于水稻品种日本晴的第1染色体的第5,274,879号SNP的SNP(在水稻品种越光中为A、在水稻品种哈巴达克中为T)(以下，称为SP-4030)之间(图2的第2段)。该来自于哈巴达克的染色体片段的上游端，可以位于相当于水稻品种日本晴的第1染色体的第2,275,275号SNP的SNP(在水稻品种越光中为G、在水稻品种哈巴达克中为C)(以下，称为SP-158)与SP-2032之间；该来自哈巴达克的染色体片段的下游端，可以位于SP-4038与SP-4030之间(图2的第3段)。并且，含有编码来自水稻品种哈巴达克的Gn1基因的区域的更长区域，可以被来自哈巴达克的染色体片段置换。例如，含有从SP-158起至相当于水稻品种日本晴的第1染色体的第31,371,175号SNP的SNP(在水稻品种越光中为G、在水稻品种哈巴达克中为A)(以下，称为SP-262)之间约29.1Mbp的区域，可以被来自哈巴达克的染色体片段置换(图2的第4段)。各DNA标记及可用于识别的引物的碱基序列如表2所示。
表2
通过以含有来自哈巴达克的Gn1基因的水稻雄性不育系作为母本制得的F1杂种，由于其含有来自哈巴达克的Gn1基因，因此与以越光雄性不育系作为母本制得的F1杂种相比，着粒密度提高。因此，在本发明的水稻F1种子的生产方法中，通过使用含有来自哈巴达克的Gn1基因的水稻雄性不育系，能够高效生产改善了着粒密度的F1杂种种子，能够提高用于培育F1杂种的组合检定效率。
含有来自水稻品种哈巴达克的hd1基因的水稻品种越光的近等基因系(含有来自水稻品种哈巴达克的hd1的近等基因系)，其编码水稻品种越光的染色体中hd1基因的区域，被含有编码来自水稻品种哈巴达克的hd1基因的区域的染色体片段置换。含有来自哈巴达克的hd1的近等基因系中所含有的来自哈巴达克的染色体片段，如果含有编码hd1基因的区域，则无特殊限定，可以只含有编码hd1基因的区域，也可以将存在于hd1基因附近的基因与hd1基因同时插入水稻品种越光中。图3表示编码水稻的第1染色体中hd1基因的9.38Mbp附近的DNA标记(SNP)。该来自哈巴达克的染色体片段的长度，可以使用DNA标记确定。例如，如图3所示，在含有来自哈巴达克的hd1的近等基因系中，插入的来自于哈巴达克的染色体片段的的上游端，可以位于相当于水稻品种日本晴的第6染色体的第9,163,248号SNP的SNP(在水稻品种越光中为C、在水稻品种哈巴达克中为A)(以下，称为SP-586)与相当于水稻品种日本晴的第6染色体的第9,379,348号SNP的SNP(在水稻品种越光中为C、在水稻品种哈巴达克中为G)(以下，称为SP-2254)之间；该来自哈巴达克的染色体片段的下游端，可以位于SP-2254与相当于水稻品种日本晴的第6染色体的第10,671,175号SNP的SNP(在水稻品种越光中为T、在水稻品种哈巴达克中为C)(以下，称为SP-1603)之间(图3的上段)。另外，该来自哈巴达克的染色体片段的上游端，可以位于相当于水稻品种日本晴的第6染色体的第8,818,970号SNP的SNP(在水稻品种越光中为C、在水稻品种哈巴达克中为T)(以下，称为SP-2513)与SP-586之间；该来自于哈巴达克的染色体片段的下游端，可以位于SP-1603与相当于水稻品种日本晴的第6染色体的第11,949,796号SNP的SNP(在水稻品种越光中为T、在水稻品种哈巴达克中为C)(以下，称为SP-604)之间(图3的中段)。并且，含有编码来自水稻品种哈巴达克的hd1基因的区域的更长区域，可以被来自哈巴达克的染色体片段置换。例如，含有从相当于水稻品种日本晴的第6染色体的第135,124号SNP的SNP(在水稻品种越光中为A、在水稻品种哈巴达克中为G)(以下，称为SP-2229)起至相当于水稻品种日本晴的第6染色体的第29,016,207号SNP的SNP(在水稻品种越光中为G、在水稻品种哈巴达克中为T)(以下，称为SP-1635)之间约28.9Mbp的区域，可以被来自哈巴达克的染色体片段置换(图3的下段)。各DNA标记及可用于识别的引物的碱基序列如表3所示。
表3
通过以含有来自哈巴达克的hd1基因的水稻雄性不育系作为母本制得的F1杂种，由于其含有来自哈巴达克的hd1基因，因此与以越光雄性不育系作为母本制得的F1杂种相比，更早熟。因此，在本发明的水稻F1种子的生产方法中，通过使用含有来自哈巴达克的hd1基因的水稻雄性不育系，能够高效生产出穗期提前的F1杂种种子，能够提高用于培育F1杂种的组合检定效率。
sd1基因、Gn1基因及hd1基因中的两个以上基因被来自哈巴达克的基因置换的水稻品种越光的近等基因系，可以通过下述方法制得：将不同种类基因被来自哈巴达克的基因置换的水稻品种越光的近等基因系之间相互杂交，使杂交制得的F1杂种自交，制得F2杂种，使用DNA标记从制得的F2杂种中筛选将导入到水稻品种越光的染色体中的来自外源基因的基因分别导入至两个相同染色体中的同源个体。例如，sd1基因和Gn1基因被来自哈巴达克的基因置换的水稻品种越光的近等基因系(含有来自哈巴达克的sd1/来自哈巴达克的Gn1的近等基因系)，可以通过下述方法制得：将含有来自哈巴达克的sd1的近等基因系与含有来自哈巴达克的Gn1的近等基因系杂交，使杂交制得的F1杂种自交，制得杂种2代(F2杂种)，以DNA标记为指标，从杂种2代中筛选符合下述条件的个体，即在两个相同的染色体中，编码sd1基因的区域及编码Gn1基因的区域均为来自哈巴达克的区域。同样，sd1基因、Gn1基因及hd1基因被来自哈巴达克的基因置换的水稻品种越光的近等基因系(含有来自哈巴达克的sd1/来自哈巴达克的Gn1/来自哈巴达克的hd1的近等基因系)，可以通过下述方法制得：将含有来自哈巴达克的sd1/来自哈巴达克的Gn1的近等基因系与含有来自哈巴达克的hd1的近等基因系杂交，使杂交制得的F1杂种自交，制得杂种2代(F2杂种)，以DNA标记为指标，从杂种2代中筛选符合下述条件的个体，即在两个相同的染色体中，编码sd1基因的区域、编码Gn1基因的区域及编码hd1基因的区域均为来自哈巴达克的区域。
作为本发明中所用的水稻雄性不育系，其也可以是表现出半糯性的水稻雄性不育系。表现出半糯性的水稻雄性不育系，可以通过下述方法制得：将表现出半糯性的水稻品种越光的近等基因系与雄性不育系进行2次回交，从回交制得的F3杂种中筛选全部种子均表现半糯性的水稻个体。
通过导入具有半糯性基因的染色体片段，从而降低糙米中直链淀粉的含量，可以提高口味品质。尤其是只以具有半糯性变异基因为单亲的F1杂种系中，表现出半糯性的糙米与具有普通性状的糙米间的比例为1:3，因此能够实现稳定的低直链淀粉化，与完全没有半糯性的越光相比口味非常良好。因此，在本发明的水稻F1种子的生产方法中，通过使用表现出半糯性的水稻品种越光的近等基因系，能够高效生产改善了口味品质的F1杂种种子，并能提高用于F1杂种培育的组合检定效率。
表现半糯性的水稻品种越光的近等基因系，例如可以通过下述方法得到：从水稻品种越光的突变组中，根据表现出半糯性的表现型或利用了DNA标记的给予半糯性的基因(半糯性基因)型，进行筛选。作为半糯性基因，可以例举如水稻品种的第6染色体中存在的waxy-mq基因等。另外，作为表现出半糯性的水稻品种越光的近等基因系，可以是waxy-mq基因突变株的水稻品种奶皇后(milky queen)等公知的水稻品种越光的突变种，也可以是通过以水稻品种越光对水稻品种越光以外的表现出半糯性的水稻品种(例如，来自其他品种的突变体)连续回交得到的近等基因系品种。
作为本发明中所用的水稻雄性不育系，也可以是含有从来自水稻品种哈巴达克的sd1基因、来自水稻品种哈巴达克的Gn1基因及来自水稻品种哈巴达克的hd1基因组成的组中选择的一种以上的基因，且具有半糯性的水稻雄性不育系。该表现出半糯性的水稻雄性不育系，具体可以通过下述方法制得。首先，将sd1基因、Gn1基因及hd1基因中至少一种以上基因被来自哈巴达克的基因置换的水稻品种越光的近等基因系与表现出半糯性的水稻品种越光的近等基因系杂交，使杂交制得的F1杂种自交，制得F2杂种，从F2杂种中筛选符合下述条件的水稻个体，即sd1基因、Gn1基因及hd1基因中的至少一种以上基因被来自哈巴达克的基因置换、且表现出半糯性。通过将制得的水稻个体与越光雄性不育系杂交，对杂交制得的F1杂种连续回交，能够制得sd1基因、Gn1基因及hd1基因中的至少一种以上基因被来自哈巴达克的基因置换、且表现出半糯性的水稻雄性不育系。
在本发明的水稻F1种子的生产方法中，用作父本的水稻育性恢复系，如果能够恢复用作母本的水稻雄性不育系的育性，则无特殊限定。例如，当母本为BT型的雄性不育细胞质的情况下，可以例举如水稻品种JFR-004、水稻品种ST-1、水稻品种ST-2、水稻品种ST-4、水稻品种高成(タカナリ)、水稻品种桂朝2号、水稻品种水原258号及水稻品种哈巴达克等作为水稻育性恢复系。另外，某种水稻品种相对于某种越光雄性不育系是否为水稻育性恢复系，可以使该水稻品种与所述越光雄性不育系杂交，根据得到的F1杂种的雄性育性来进行考察。在该F1杂种可以恢复雄性不育性的情况下，可知该水稻品种对于该越光雄性不育系为育性恢复系。另外，在母本为环境条件依赖型雄性不育的情况下，如果是不具有导致母本雄性不育性的变异基因的水稻系，就可以用作水稻育性恢复系。这是由于该变异基因在F1(非同源状态)的情况下，不能表现出变异性状。
在本发明的水稻F1种子的生产方法中，将含有从来自水稻品种哈巴达克的sd1基因、来自水稻品种哈巴达克的Gn1基因及来自水稻品种哈巴达克的hd1基因组成的组中选择的一种以上基因的水稻雄性不育系与以水稻育性恢复系作为父本进行的杂交，即可以是自然杂交，也可以是人工杂交。
实施例
以下通过实施例对本发明进行进一步说明，但是本发明并不限定于下述实施例。
实施例1
<水稻品种越光的近等基因系>
作为用于制得用作母本的水稻雄性不育系的水稻品种越光的近等基因系，制得水稻品种越光H2号、水稻品种越光H2号_长区域、水稻品种越光H3号、水稻品种越光H4号、水稻品种越光H4号_长区域、水稻品种越光籽1号、水稻品种越光籽2号、水稻品种越光籽3号、水稻品种越光籽4号。
在这些近等基因系中，水稻品种越光H2号、水稻品种越光H3号、水稻品种越光H4号及水稻品种越光籽4号(保藏号：FERMP-21596)，使用了专利文献3及4中所述的品种。这些体系，通过将越光对哈巴达克多次回交后，通过DNA标记筛选进行培育。水稻品种越光H4号的染色体中被来自哈巴达克的染色体片段置换的区域与表1所述的DNA标记间的位置关系，如图1的第2段所示；水稻品种越光H2号的染色体中被来自哈巴达克的染色体片段置换的区域与表2所述的DNA标记间的位置关系，如图2的第2段所示；水稻品种越光H3号的染色体中被来自哈巴达克的染色体片段置换的区域与表3所述的DNA标记间的位置关系，如图3的中段所示。
另外，根据专利文献3所述的方法，制备比水稻品种越光H4号更长的区域被来自哈巴达克的染色体片段置换的水稻品种越光H4号_长区域。具体为，在表1所示的DNA标记中，使用SP-4009、G2003、G2002、SP-1259及SP-477，筛选具有目标基因组的个体。
具体为，将水稻品种越光对水稻品种哈巴达克进行多次回交后，进一步栽培回交制得的杂种种子，培育至可移栽到苗圃场的大小后，从各栽培个体的叶子中提取DNA，筛选一个符合下述条件的栽培个体：SP-4009及SP-477为来自越光的等位基因的同源染色体区，G2003、G2002及SP-1259为来自哈巴达克的等位基因的同源染色体区。该筛选的栽培个体为含有sd1基因的区域被来自哈巴达克的染色体片段置换的新品种，本发明人将该新品种命名为“水稻品种越光H4号_长区域”。水稻品种越光H4号_长区域的染色体中被来自哈巴达克的染色体置换的区域与表1所述的DNA标记间的位置关系，如图1的第3段所示。
同样，根据专利文献3所述的方法，制备比水稻品种越光H2号更长的区域被来自哈巴达克的染色体片段置换的水稻品种越光H2号_长区域。具体为，在表2所示的DNA标记中，使用SP-156、SP-2032、SP-4028、SP-4038及SP-4030，筛选具有目标基因组的个体。
具体为，将水稻品种越光对水稻品种哈巴达克进行多次回交后，进一步栽培回交制得的杂种种子，培育至可移栽到苗圃场的大小后，从各栽培个体的叶子中提取DNA，筛选一个符合下述条件的栽培个体：SP-156及SP-4030为来自越光的等位基因的同源染色体区，SP-2032、SP-4028及SP-4038为来自哈巴达克的等位基因的同源染色体区。该筛选的栽培个体为含有Gn1基因的区域被来自哈巴达克的染色体片段置换的新品种，本发明人将该新品种命名为“水稻品种越光H2号_长区域”。水稻品种越光H2号_长区域的染色体中被来自哈巴达克的染色体片段置换的区域与表2所述的DNA标记间的位置关系，如图2的第3段所示。
另外，制得sd1基因及hd1基因为来自哈巴达克基因的近等基因系。具体为，使水稻品种越光H4号与水稻品种越光H3号杂交，栽培2个杂交制得的后代个体(种子)，使其自花授粉(自交)，得到100个作为后代个体的种子。全部栽培该100个种子，调查各后代个体的DNA标记，筛选一个符合下述条件的栽培个体：SP-462(M4(sd1))为来自哈巴达克的等位基因的同源染色体区，并且SP-2254(M3(hd1))为来自哈巴达克的等位基因的同源染色体区。该筛选的栽培个体为含有sd1基因的区域及含有hd1的区域，均被来自哈巴达克的染色体片段(同源)置换的新品种，本发明人将该新品种命名为“水稻品种越光籽1号”。
另外，制得Gn1基因及hd1基因为来自哈巴达克基因的近等基因系。具体为，将水稻品种越光H2号与水稻品种越光H3号杂交，栽培2个所述杂交制得的后代个体(种子)，使其自花授粉(自交)，得到100个作为后代个体的种子。全部栽培该100个种子，调查各后代个体的DNA标记，筛选一个符合下述条件的栽培个体：SP-4028(M4(Gn1))为来自哈巴达克的等位基因的同源染色体区，并且SP-2254(M3(hd1))为来自哈巴达克的等位基因的同源染色体区。该筛选的栽培个体为含有Gn1基因的区域及含有hd1的区域，均被来自哈巴达克的染色体片段(同源)置换的新品种，本发明人将该新品种命名为“水稻品种越光籽2号”。
另外，制得sd1基因及Gn1基因为来自哈巴达克基因的近等基因系。具体为，将水稻品种越光H4号与水稻品种越光H2号杂交，栽培2个杂交制得的后代个体(种子)，使其自花授粉(自交)，得到100个作为后代个体的种子。全部栽培该100个种子，调查各后代个体的DNA标记，筛选一个符合下述条件的栽培个体：SP-462(M4(sd1))为来自哈巴达克的等位基因的同源染色体区，并且SP-4028(M4(Gn1))为来自哈巴达克的等位基因的同源染色体区。该筛选的栽培个体为含有sd1基因的区域及含有Gn1的区域，均被来自哈巴达克的染色体片段(同源)置换的新品种，本发明人将该新品种命名为“水稻品种越光籽3号”。
图4模拟表示水稻品种越光H2号的基因组、图5模拟表示水稻品种越光H2号_长区域的基因组、图6模拟表示水稻品种越光H3号的基因组、图7模拟表示水稻品种越光H4号的基因组、图8模拟表示水稻品种越光H4号_长区域的基因组、图9模拟表示水稻品种越光籽1号的基因组、图10表示水稻品种越光籽2号的基因组、图11模拟表示水稻品种越光籽3号的基因组的附图。
<水稻品种越光的细胞质雄性不育系(CMS-越光)>
水稻品种越光对水稻品种CHINSURAH BORO 2进行6次回交，培育成除苗圃场中的生育特性为雄性不育外，与越光表现出相同性状的CMS-越光。
<水稻品种奶皇后的细胞质雄性不育系(CMS-奶皇后)>
以CMS-越光作为母本，将其与作为越光半糯性突变的奶皇后进行2次回交，得到糙米性状分离为粳型和半糯型的种子。然后，从这些种子中筛选表现出半糯性的糙米。该筛选出的糙米为具有半糯性的水稻品种越光的细胞质雄性不育系，将该体系作为CMS-奶皇后进行培育。
<水稻细胞质雄性不育系(CMS系)>
以CMS-越光作为母本，以水稻品种越光H2号、水稻品种越光H2号_长区域、水稻品种越光H3号、水稻品种越光H4号、水稻品种越光H4号_长区域、水稻品种越光籽2号、水稻品种越光籽3号或水稻品种越光籽4号作为父本连续回交。从制得的后代个体中筛选表现出雄性不育性的栽培个体。从这些筛选出的各栽培个体的叶子中回收DNA，调查DNA标记，各筛选一个与父本相同的区域为来自外源品种的等位基因的同源染色体区的栽培个体。
这些筛选出的栽培个体是除雄性不育外，基本上与父本具有相同性状的新品种。本发明人将以水稻品种越光H2号作为父本制得的水稻细胞质雄性不育系命名为“CMS-水稻品种越光H2号”、将以水稻品种越光H2号_长区域作为父本制得的水稻细胞质雄性不育系命名为“CMS-水稻品种越光H2号_长区域”、将以水稻品种越光H3号作为父本制得的水稻细胞质雄性不育系命名为“CMS-水稻品种越光H3号”、将以水稻品种越光H4号为父本制得的水稻细胞质雄性不育系命名为“CMS-水稻品种越光H4号”、将以水稻品种越光H4号_长区域作为父本制得的水稻细胞质雄性不育系命名为“CMS-水稻品种越光H4号_长区域”、将以水稻品种越光籽1号作为父本制得的水稻细胞质雄性不育系命名为“CMS-水稻品种越光籽1号”、将以水稻品种越光籽2号作为父本制得的水稻细胞质雄性不育系命名为“CMS-水稻品种越光籽2号”、将以水稻品种越光籽3号作为父本制得的水稻细胞质雄性不育系命名为“CMS-水稻品种越光籽3号”。
另外，在实施例1制得的新品种中，申请人将CMS-水稻品种越光H2号、CMS-水稻品种越光H3号、CMS-水稻品种越光H4号、CMS-水稻品种越光籽1号、CMS-水稻品种越光籽2号及CMS-水稻品种越光籽3号作为新植物品种在独立行政法人产业技术综合研究所专利生物保藏中心(日本茨城县筑波市东1-1-1，筑波中心中央第6)进行了保藏。
<F1种子的生产>
以上述制得的水稻细胞质雄性不育系(CMS系)作为母本，与作为父本单独培育的恢复系中间母本系ST-1、ST-2或ST-4分别杂交，制得F1杂种种子。作为对照，以CMS-越光作为母本，与作为父本的ST-1、ST-2或ST-4杂交，制得F1杂种种子。栽培制得的F1种子，于2006年度、2007年度及2008年度在日本爱知县的苗圃实验中进行性状研究。所述研究是以根据日本种苗法(平成10年第83号法律)第5条第1款规定的用于申请品种权的特性审查为基准而进行的。
<F1杂种的杆长>
将以水稻品种CMS-越光H4号作为母本制得的F1杂种和以CMS-越光作为母本制得的F1杂种，与水稻品种越光的杆长进行比较。各体系的杆长测定结果如图12所示。其结果为，作为对照品种的越光的杆长为99.6cm，与此相对，使CMS-越光与ST-2或ST-4杂交制得的F1杂种的杆长分别为123.0cm、115.3cm。另一方面，使CMS-越光H4号与ST-2或ST-4杂交制得的F1杂种的杆长分别为106.9cm、108.8cm，与以水稻品种CMS-越光作为母本的F1杂种相比，缩短了6.5～16.1cm，同时降低了收获时的倒伏程度。另外，以越光H4号作为母本制得的F1杂种系，除了杆长较短外，均表现出与以越光作为母本制得的F1杂种系相同的性状。
另外，在其他年份中，比较测定由CMS-越光与ST-1制得的F1杂种、由CMS-越光H4号与ST-1制得的F1杂种、由CMS-越光H4号_长区域与ST-1制得的F1杂种及水稻品种越光的杆长。各体系杆长的测定结果如图13所示。其结果为，以CMS-越光作为母本制得的F1杂种，比作为对照品种的越光的杆长更长，与此相反，以CMS-越光H4号或CMS-越光H4号_长区域作为母本制得的F1杂种，比越光的杆长更短。另外，由CMS-越光H4号制得的F1杂种与由CMS-越光H4号_长区域制得的F1杂种相比，两者无显著差异。
由上述结果可知，通过采用了编码sd1基因的区域被来自哈巴达克的染色体片段置换的水稻雄性不育系，与不含有来自哈巴达克的sd1基因的水稻雄性不育系相比，能够制得杆长短、可改善抗倒伏性的F1杂种。
<F1杂种的抽穗期>
以CMS-越光H3号或CMS-越光作为母本，以ST-2或ST-4作为父本制得F1杂种，测定这些F1杂种的抽穗期。各体系抽穗期的测定结果如图14所示。本实验中的对照品种越光于4月16日播种，其抽穗期为104天，与此相对，由CMS-越光与ST-2或ST-4制得的F1杂种的抽穗期为135天或132天。另一方面，由CMS-越光H3号和ST-2制得的F1杂种或由CMS-越光H3号和ST-4制得的F1杂种的抽穗期为107天或101天，与以CMS-越光作为母本制得的F1杂种相比，缩短了10～28天，表现为早熟。因此，以CMS-越光H3号作为母本制得的F1杂种与越光具有几乎相同程度的抽穗期，表现出可适应爱知县栽培的成熟期。另外，以CMS-越光H3号作为母本的F1杂种系的性状，由于抽穗期短及早熟导致表现出植物个体变小的倾向，但是除此之外的性状，基本与以CMS-越光作为母本的F1杂种相同。
由上述结果可知，采用了编码hd1基因的区域被来自哈巴达克的染色体片段置换的水稻雄性不育系，与不含有来自哈巴达克的hd1基因的水稻雄性不育系相比，能够制得早熟的F1杂种。
<F1杂种的着粒数>
测定以CMS-越光H2号或CMS-越光作为母本、以ST-2或ST-4作为父本制得的F1杂种的着粒数。各体系的着粒数的测定结果如图15所示。其结果为，作为对照品种的越光主茎上的每穗粒数为138.5粒，与此相对，由CMS-越光与ST-2制得的F1杂种或由CMS-越光与ST-4制得的F1杂种的主茎上的每穗粒数分别为284.0粒、257.4粒。另一方面，由CMS-越光H2号与ST-2制得的F1杂种或由CMS-越光H2号与ST-4制得的F1杂种的主茎上的每穗粒数分别为314.8粒、327.0粒，与以CMS-越光作为母本的F1杂种相比多了30～70粒，提高了每穗重量及产量性能。另外，以CMS-越光H2号作为母本的F1杂种系的性状除了着粒数多以外，其他基本与以CMS-越光为母本的F1杂种相同。
另外，比较测定以CMS-越光H2号、CMS-越光H2号_长区域或CMS-越光作为母本、以ST-2作为父本制得的F1杂种的着粒数。各体系的着粒数测定结果如图16所示。结果为，由CMS-越光H2号制得的F1杂种与由CMS-越光H2号_长区域制得的F1杂种相比，两者的每穗粒数无显著差异。
<由置换了多个基因的水稻细胞质雄性不育系制得的F1杂种系的性状>
以CMS-越光、CMS-越光H2号、CMS-越光H3号、CMS-越光H4号、CMS-越光籽1号、CMS-越光籽2号、CMS-越光籽3号作为母本，以ST-2作为父本制得F1杂种，所述F1杂种的杆长、每穗粒数及抽穗期如表4所示。作为对照，同时显示越光的测定结果。结果为，由含有来自哈巴达克的sd1基因的CMS-越光籽1号及CMS-越光籽3号制得的F1杂种系，与由CMS-越光H4号制得的F1杂种系相同，与由CMS-越光制得的F1杂种系相比，杆长均显著缩短。另外，由含有来自哈巴达克的hd1基因的CMS-越光籽1号及CMS-越光籽2号制得的F1杂种系，与由CMS-越光H3号制得的F1杂种系相同，与由CMS-越光制得的F1杂种系相比，抽穗期均缩短。另外，由含有来自哈巴达克的Gn1基因的CMS-越光籽3号制得的F1杂种系，与由CMS-越光H2号制得的F1杂种系相同，与由CMS-越光制得的F1杂种系相比，每穗粒数均增多。由含有来自哈巴达克的Gn1基因及含有来自哈巴达克的hd1基因的CMS-越光籽2号制得的F1杂种，与原品种越光相比稍微晚熟，但是与由CMS-越光制得的F1杂种系相比显著早熟，并且与越光相比每穗粒数也非常多。
由上述结果可知，在母本中，与各自区域单独被置换的情况相同，在多个区域被置换的情况下，也能在F1杂种中得到各自区域的效果。
表4
实施例2
<口味评价>
以CMS-越光或CMS-奶皇后作为母本，以ST-1、ST-2或ST-4作为父本进行杂交制得F1杂种的种子。栽培制得的F1杂种，得到糙米，对该糙米进行口味感官测试。在口味感官测试中，混杂多个产地栽培的越光糙米用作对照。实验结果如表5所示。其结果为，由CMS-越光制得的F1杂种的糙米的口味综合值，均与越光相同或稍稍较差。与此相反，由CMS-奶皇后制得的F1杂种的糙米的口味综合值，均比由CMS-越光制得的F1杂种好。由于可以观察到粘度项目具有变强的倾向，因此推测半糯性基因的导入使得口味综合值提高。另外，没有观察到因CMS体系的不同引起除糙米性状以外的性状显著差异。
由上述结果可知，通过以表现出半糯性的水稻细胞质雄性不育系作为母本，与以没有表现出半糯性的水稻细胞质雄性不育性作为母本时相比，可以改善F1杂种的口味。
表5
实施例3
<F1杂种的抽穗期>
以CMS-越光或CMS-越光H3号作为母本，以水稻品种草之星(クサノホシ)、水稻品种草穗波(クサホナミ)、水稻品种高成(タカナリ)、水稻品种西青叶(ニシアオバ)、水稻品种福响(ふくひびき)、水稻品种星青叶(ホシアオバ)、水稻品种桂朝2号、水稻品种水原258号或水稻品种梦青叶(夢あおば)作为父本，使其杂交制得F1杂种种子。栽培得到的F1杂种，测定抽穗期。同时也栽培越光和各父本作为对照，分别测定抽穗期。
各体系的抽穗期测定结果如图17所示。5月13日播种的本实验中的对照品种越光的抽穗期为84天，作为供试品的以CMS-越光作为母本制得的F1杂种系大多抽穗期较长，晚熟，表现出在95天以内的只有一个体系。与此相反，以CMS-越光H3号作为母本制得的F1杂种系，与父本或以CMS-越光作为母本制得的F1杂种系相比，抽穗期均缩短，早熟。尤其以CMS-越光H3号作为母本制得的F1杂种系，抽穗期全部控制在90天以内。
由上述结果可知，通过使用含有来自哈巴达克的hd1基因的水稻细胞质雄性不育系作为母本，与以CMS-越光作为母本的情况相比，能够使F1杂种早熟化，因此在培育出与越光具有相近成熟期的体系之外，还具有大大提高筛选效率的效果。
本发明的水稻F1种子的生产方法，与以水稻品种越光的细胞质雄性不育系作为母本的情况相比，能够以更高的筛选效率生产水稻F1杂种种子，因此该方法尤其可应用于植物育种领域。

Claims (2)

1.一种水稻F1种子的生产方法，其特征在于，以水稻细胞质雄性不育系作为母本，以水稻育性恢复系作为父本，进行杂交，从杂交后的母本中采集杂种一代种子(F1种子)，所述水稻细胞质雄性不育系选自由水稻细胞质雄性不育系CMS-越光H2号、水稻细胞质雄性不育系CMS-越光H3号、水稻细胞质雄性不育系CMS-越光H4号、水稻细胞质雄性不育系CMS-越光籽1号、水稻细胞质雄性不育系CMS-越光籽2号及水稻细胞质雄性不育系CMS-越光籽3号构成的组。
2.根据权利要求1所述的水稻F1种子的生产方法，其特征在于，所述水稻细胞质雄性不育系选自由水稻细胞质雄性不育系CMS-越光H2号、水稻细胞质雄性不育系CMS-越光H3号、水稻细胞质雄性不育系CMS-越光H4号、水稻细胞质雄性不育系CMS-越光籽1号及水稻细胞质雄性不育系CMS-越光籽3号构成的组。
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