CN109042286A - 多雌蕊复粒稻选育及其复粒不育系的创制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多雌蕊复粒稻选育及其复粒不育系的创制方法，在含多柱头多子房的水稻天然变异株中培育株叶形态好、复粒粒高，遗传稳定的复粒稻新品系，与三系不育系杂交，再与复粒稻回交，选育新的复粒不育系，再与恢复系测交，选育复粒杂交稻；利用培育的三系复粒稻不育系与现有恢复系测交配组，创制出了复粒杂交稻，提出了一种三系复粒稻恢复系选育及其复粒杂交稻的创制方法。

Description

多雌蕊复粒稻选育及其复粒不育系的创制的方法

技术领域：

本发明属农业生产技术领域，涉及水稻选育的方法，特别是一种多雌蕊复粒稻选育及其复粒不育系的创制方法。

背景技术：

水稻是重要的粮食作物，世界上有近一半的人口以稻米为食。随着世界人口增长、耕地面积减少、人们生活与社会经济对粮食需求的却不断增长，对水稻的产量与品质也将会提出更高的要求。面对这种形势，促使广大育种工作者要不断创新育种思路，改进育种技术，提高水稻的育种水平。回顾三次水稻育种的突破，60年代水稻高秆改矮秆，70年代常规稻改杂交水稻，90年代以来的超级稻研究与应用，无不是取决于优良种质资源的发现、研究及成功应用。因此，育种工作的突破在很大程度上要依赖于利用种质资源，种质资源的研究与利用关系今后育种工作突破，关系国家农业发展，关系粮食安全等问题。作物的复粒特性在自然界中发生率极低，罕见报道，种质资源稀有，仅在水稻、高粱、油菜中有类似的报道。

复粒稻是一种特异的水稻种质资源，人们期待能挖掘这种特异种质资源的潜在价值应用于生产，早在1933年沈学年就做了相关的研究；在1983、1987年谭中和、刘表喜、毛昌祥等相继提出多柱头不育株具有异交率高的特点，培育出具有好的花器结构和开花习性的多柱头雄性不育系对提高杂交水稻种子的生产能力是有好处的；1999年湖北农科院曾左癸报道发现复小穗稻并对其研究表明该材料重要的研究价值；2008年李云武等报道在1996年四川省宜宾农业科学院从水稻育种后代材料中获得的多柱头、多子房珍稀突变体Ｋ940，已成为该农科院超级稻育种的重要亲缘。根据杂种优势利用原理，1973年实现了杂交水稻三系配套，使水稻的单产显著地提高。而杂交水稻三系配套并在生产上大面积推广应用的主要突破是野败的发现及其不育系的育成，以及国际稻种资源中恢复基因的发现与利用。目前两系杂交水稻的发展也是由于两用核不育基因的发现与利用，使两系杂交稻得以培育成功并在生产上应用。

杂交水稻是用水稻三系或两系测配而成，用来测配的三系或两系均称为杂交水稻亲本。现有杂交水稻均为单粒稻。杂交水稻产量的提高，是基于杂交水稻的穗部增长、穗粒数增多。但穗部大长又会影响水稻的通风透光性和抗倒性，尤其是如果水稻抗倒性不好，刮风下雨就会容易使水稻发生倾倒，造成水稻丰产而不丰收。因此现有杂交水稻受其株型性状、单粒着生方式及抗倒性等因素的影响，其产量提高受到了限制。

现有杂交水稻都是单粒稻，没有复粒稻品种。其主要原因是复粒稻杂交稻亲本即复粒稻不育系、保持系和复粒稻恢复系难以培育成功，因此不能创制三系复粒杂交稻。

复粒稻增加了水稻着粒密度，因而在保持穗部不增长下提高每穗总粒数。复粒稻与单粒稻相比较，在每穗相同总粒数情况下，可缩短穗长，因而可提高抗倒伏性，同时也有利于改善植株授光姿态和通风透气条件，减少病虫害发生，提高稻谷产量和品质。而复粒杂交稻是用一个或两个复粒稻亲本测配而成的杂交稻，其后代也表现为复粒稻。目前，复粒稻作为一种特异的水稻种质资源，现有技术中主要还是停留在其资源类型、来源途径、遗传分析、基因定位及其育种利用价值等方面的基础理论研究，在育种实践中成功的实例较少。其原因主要是资源类型少，有利用价值的更少，且育种周期长，现有复粒稻资源或品系基本上是普通的常规品种，它们不含或缺少恢复基因、保持基因或核不育基因，几乎没有发现复粒不育系、保持系和复粒恢复系资源，不能作为复粒杂交稻亲本，因此不能用来测配复粒杂交稻。

现有技术中，根据复粒稻复粒性的遗传原理，有人提出过创制复粒杂交稻的理论方法，但不全面。因此如何来实现如本发明所系统地提出的以下途径:先创制复粒稻三系不育系，再用它与现有三系恢复系杂交，测配出复粒杂交稻。是当前复粒稻水稻育种的一个现实课题。

发明内容

本发明提供一种多雌蕊复粒稻选育及其复粒不育系的创制方法，针对上述存在的问题，提供发现并选育出综合性状好复粒稻新品系，同时利用这一资源进行了复粒不育系的创制，育成了三系复粒稻不育系；利用培育的三系复粒稻不育系与现有恢复系测交配组，创制出了复粒杂交稻，提出了一种三系复粒稻恢复系选育及其复粒杂交稻的创制方法。

本发明公开的一种多雌蕊复粒稻选育及其复粒不育系的创制方法，包括如下方法步骤，

1）利用在亲本田中发现具有特异性状的水稻变异株，其成熟后能形成一颖壳中包含多粒米粒的复粒稻；经当季收种、种植后分离出具有复粒特性的几种特征显著不同的品系，经过多年的选育出株叶形态好的复粒稻新品系；

2）将1）步选育的复粒稻新品系与现有的不同遗传背景的两系和/或三系不育系杂交，为综合性状优良的不育株，再与复粒稻新品系反复回交，得复粒不育系；

3) 将2）步育成的复粒不育系与现有的三系恢复系测交测配，创制成新三系复粒杂交稻。

优选的，是步骤1）所述的复粒稻新品系为株高株叶形态好，株高中等、无芒、多雌蕊稳定≥90%、复粒率稳定≥20%的复粒稻。

进一步的，是步骤2）所述不同遗传背景的两系不育系为株1S、紫广8S或276S；所述不同遗传背景的三系不育系为永6A、永3A或深95A。

优选的，是步骤3）所述复粒稻不育系与三系恢复系杂交测配，所述复粒稻不育系为复18A、复20A；所述三系恢复系为恢复系R6258、小子谷或R106进行杂交测配为新三系复粒杂交稻。

进一步的，是所述特异性状的水稻变异株，其颖花中含有多个雌蕊，一朵颖花中包含多个柱头，多个子房。

优选的，是所述综合性状优良的不育株是指其后代能保持不育并具有多雌蕊的特性的品系。

优选的，是所述一朵颖花中包含多个柱头，多个子房是指一朵颖花中包含3-6个不等柱头，子房1-3个。

本发明所述三系复粒不育系选育及其复粒杂交稻的创制是根据复粒稻属部分隐性基因遗传控制的简单遗传原理，用新发现的复粒稻种质经培育创制成复粒不育系种质资源后再与水稻三系恢复系杂进行测配，创制复粒杂交稻。

在含多柱头多子房的水稻天然变异株中培育株叶形态好、复粒粒高，遗传稳定的复粒稻新品系。与三系不育系杂交，再与复粒稻回交，选育新的复粒不育系，再与恢复系测交，选育复粒杂交稻。

本发明公开了三系复粒杂交稻的创制方法，利用复粒稻变异单株培育成为复粒稻新品系，再用三系不育系与复粒稻新品系杂交，再与复粒稻经多次回交培育成三系复粒不育系；用现有水稻三系恢复系与自育三系复粒稻不育系进行杂交成三系复粒杂交稻。本发明与现有三系单粒杂交稻相比较，单粒稻一个颖壳中包含一粒米粒，而本复粒杂交稻一个颖壳中包含两个或两个以上的米粒，且目前还没有复粒不育系研究的报道，丰富了水稻的品种资源，在每穗相同总粒数情况下，可缩短穗长，提高抗倒伏性，同时也有利于改善植株授光姿态和通风透气条件，减少病虫害发生，提高稻谷产量和米质品质。

具体实施方式：下面结合实施例对本发明作进一步的说细说明。

实施例：

本发明所述复粒稻选育或叫多雌蕊复粒稻选育及其复粒不育系的创制方法步骤是：

在含多柱头多子房的水稻天然变异株中，培育株叶形态好、复粒粒高，遗传稳定的复粒稻新品系。与三系不育系杂交，再与复粒稻回交，选育新的复粒不育系，再与恢复系测交，选育复粒稻或叫复粒杂交稻。

本发明新育成的复粒不育系与现有的三系恢复系测交测配和优势鉴定，创制成新三系复粒杂交稻，为水稻育种提供新的种质资源，提高杂交水稻产量与改进杂交水稻应用技术水平。

具体方法为：

1）、本发明先利用在亲本田中发现数株具有特异性状的水稻变异株，观察所述具有特异性状的水稻变异株具有株型中等，叶片颜色较深，颖壳上柱头外露率高，圆粒型，个别颖壳有双内颖，每个颖花中含有多个雌蕊，一朵颖花中包含3-6个柱头，子房1-3个，其成熟后能形成一颖壳中包含多粒米粒的复粒稻。经当季收种、种植后该复粒稻后代群体分离较大，大致有三种类型：一是株型紧凑、株高高、长粒型、穗大粒多、长芒；二是株型松散、株高矮、茎秆粗、圆粒型，穗子一般，短芒；三是株型极散，株高矮、茎秆粗、圆粒型，穗子一般、无芒。能分离出具有复粒特性的几种特征显著不同的品系，经过几年的系统选育选育出株高株叶形态较好，株高中等、无芒、多雌蕊稳定在90%以上、复粒率稳定在20%以上高复粒稻新品系即为复粒稻新品系。

2）、根据复粒稻受细胞核隐性基因遗传控制并简单遗传的原理，用现有再用现育成的不同遗传背景的两系为株1S、紫广8S、276S，三系不育系为永6A、永3A、深95A、等与复粒稻新品系杂交，通过筛选选育，选择其后代能保持不育并具有多雌蕊的特性的品系，选育综合性状优良的不育株，再与复粒稻新品系进行反复回交，得到三系复粒稻不育系即复粒不育系复18A、复20A等。经测试新选育的三系复粒不育系即复粒不育系，具有不育性稳定，保持多雌蕊复粒特性，分蘖强、柱头外露率高，株叶形态好，具有良好的应用价值。为解决当当杂交水稻品种制种产量低提供新的方法。

用复18A、复20A与恢复系R6258、小子谷、R106杂交测配为三系杂交稻组合即新三系复粒杂交稻，其杂交后代表现出复粒性，穗大粒多，株叶形态较好的特征。

本发明的复粒稻新品系C60，即本发明的复粒稻特征性状表现为：株高偏矮，约83cm；株型偏散，茎杆粗，分蘖强；叶片偏宽，箭叶偏长，叶色偏深；生育期较短，作晚稻播始历期约为63d；有轻微包颈，短芒。在扬花期，柱头，子房均变异显著，复粒稻花器中柱头数目的变异范围为2～13枚，其中以柱头数目为5和6枚的颖花较多，多柱头发生率达97%以上；柱头颜色根据发育时期变化，而呈黑色、淡紫色、白色三种颜色，绝大多数柱头成熟呈黑色；子房数目呈1～5个分布，以2和3个为主要分布；子房大小不一，着生或联合或分离；子房与柱头在颖花的分布变化不一，有2子房6柱头颖花，也有3子房5柱头颖花；复粒稻花药形状和花粉育性均表现正常，复粒稻颖花突变在整个穗子上都有分布；而复粒形成多发生在穗子上部，复粒发生率明显高于其他部位，复粒形成最高能达40%以上，越靠近穗颈部越低。复粒稻结实率一般，约为80%。复粒稻多米粒发生率为15-28%，其中双粒为10.3%、三粒为4.8％，也有极少四粒米发生。

本发明创制方法制备和所述新育成的三系复粒杂交稻，经通过品种比较试验，推荐参加相关省区试或国家区试及生产试验，直至审定推广。

本发明中未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述实施方式，本领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种多雌蕊复粒稻选育及其复粒不育系的创制方法，包括如下方法步骤，

1）利用在亲本田中发现具有特异性状的水稻变异株，其成熟后能形成一颖壳中包含多粒米粒的复粒稻；经当季收种、种植后分离出具有复粒特性的几种特征显著不同的品系，经过多年的选育出株叶形态好的复粒稻新品系；

2）将1）步选育的复粒稻新品系与现有的不同遗传背景的两系和/或三系不育系杂交，为综合性状优良的不育株，再与复粒稻新品系反复回交，得复粒不育系；

3) 将2）步育成的复粒不育系与现有的三系恢复系测交测配，创制成新三系复粒杂交稻。

2.根据权利要求1所述一种多雌蕊复粒稻选育及其复粒不育系的创制方法，其特征是，步骤1）所述的复粒稻新品系为株高株叶形态好，株高中等、无芒、多雌蕊稳定≥90%、复粒率稳定≥20%的复粒稻。

3.根据权利要求1所述一种多雌蕊复粒稻选育及其复粒不育系的创制方法，其特征是步骤2）所述不同遗传背景的两系不育系为株1S、紫广8S或276S；所述不同遗传背景的三系不育系为永6A、永3A或深95A。

4.根据权利要求1所述一种多雌蕊复粒稻选育及其复粒不育系的创制方法，其特征是步骤3）所述复粒稻不育系与三系恢复系杂交测配，所述复粒稻不育系为复18A、复20A；所述三系恢复系为恢复系R6258、小子谷或R106进行杂交测配为新三系复粒杂交稻。

5.根据权利要求1所述一种多雌蕊复粒稻选育及其复粒不育系的创制方法，其特征是所述特异性状的水稻变异株，其颖花中含有多个雌蕊，一朵颖花中包含多个柱头，多个子房。

6.根据权利要求1所述一种多雌蕊复粒稻选育及其复粒不育系的创制方法，其特征是所述综合性状优良的不育株是指其后代能保持不育并具有多雌蕊的特性的品系。