CN109042292A - 一种同期插秧亲本的杂交水稻制种方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种同期插秧的杂交水稻制种方法，其特征在于，包括以下步骤：同时播种母本和父本一期；播种父本二期，所述父本二期的播种时间比所述父本一期晚5‑7天；秧苗长出后，同时将母本秧苗和两期父本秧苗移植到同一块制种田中；待父母本抽穗开花时进行人工辅助授粉；收取母本结实得到的种子即为杂交水稻种子。本发明的制种方法通过先进行两期父本育秧，然后将两期父本与母本一起插秧至制种田中，一方面在效果上延长了父本的整体花期长度，使得不需要严苛地要求杂交水稻制种组合中的父母本的花期完全重合，即可保证花期相对不集中的母本花期完全落入花期相对集中父本的花期的范围内。另一方面，该方法大大减少人工操作，播种和插秧均可实现完全机械化，从而省去了大量人工成本。
Description
技术领域
本发明涉及杂交水稻育种和制种领域，更特别地，涉及一种同期插秧亲本的杂交水稻制种方法。
背景技术
水稻是中国的主要粮食作物，目前水稻年种植面积约4.3～4.4亿亩，其中杂交水稻年种植面积约为2.2亿亩，占总水稻面积的50％以上，为中国水稻大幅度增产和粮食安全做出了巨大贡献。
杂交水稻的原理是：选用两个在遗传上有一定差异，同时它们的优良性状又能互补的水稻品种，进行杂交，得到的第一代杂交种具有杂种优势。将第一代杂交种用于农业种植可在抗逆性和产量方面都取得良好的产量。杂交水稻自交得到的种子不能维持其杂种优势，因此普通农户获得的用于农业生产的杂交水稻种子都必须通过两个亲本的杂交来获得，该过程称为制种。
杂交水稻的制种是农业生产关键的环节之一。父本与母本花期相遇是保证制种优质高产的前提，然而，这也是制种的重要限制因素。由于父本和母本属于不同的株系，其花期往往不相同，一般而言，父本的花期短而集中，母本花期往往长而分散，而且父母本的抽穗开花时间往往差7-40d。因此，为了使花期相遇，往往需要在种植过程中根据父母本组合的花期特征进行调节，包括确定播差期、预测花期、通过水肥管理调节营养生长期或生殖生长期等。
然而，这些方法一方面使制种农户的工作量大大增加，另一方面还受制于人为因素(例如播差设计失误、花期预测不准、父母本秧苗过多或过少、田间管理不当等)和非人力可控因素的影响(例如天气、病虫害、土壤含水量等)。
除此之外，即便筛选出播始历期相近的父母本组合，也可能因为父本的花期长度比母本短而导致一些母本的柱头无法得到有效授粉。
因此，需要一种新的制种方法。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供了一种同期插秧的杂交水稻制种方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：同时播种母本和父本一期；
S2：播种父本二期，所述父本二期的播种时间比所述父本一期晚5-7天；
S3：秧苗长出后，同时将母本秧苗和两期父本秧苗移植到同一块制种田中；
S4：待父母本抽穗开花时进行人工辅助授粉；
S5：收取母本结实得到的种子即为杂交水稻种子。
在一个优选实施方案中，S3中，移植时间为母本播种后12-35天。
在一个优选实施方案中，S3中，每8-18行母本配1行父本一期和1行父本二期，或者每20-30行母本配3行父本一期和3行父本二期。
在一个优选实施方案中，其特征在于，S3中,所述母本与父本一期的行距为18-20cm，所述母本与父本二期的行距为13-15cm。
在一个优选实施方案中，所述杂交水稻的父本与母本的播始历期相差不超过5天。
在一个具体实施方案中，所述杂交水稻的父本和母本组合通过以下方法得到：
1)将用于培育不育系的不育系父本和不育系母本，进行杂交得到F1代；
2)用F1代自交得到性状分离的F2代；
3)从F2代或F2代的一次或多次自交后代中选择性状良好的株系，根据其在制种地的播始历期，分成多个不育系亲本自交群体；
4)根据每个不育系亲本自交群体的播始历期选择一个或多个相应的恢复系株系，作为待定恢复系；
5)所述不育系亲本自交群体的株系进行一次或多次自交，并根据相应的待定恢复系的性状选择，并剔除分离株，得到性状稳定的不育系；
6)将所述性状稳定的不育系中的株系与相应的待定恢复系测交，配合力高的不育系和恢复系组合即为用于杂交水稻制种的母本和父本组合。
使用两株光温敏核不育系杂交后自交的子代在播始历期、花期长度和花时三个指标上会发生性状分离，F2代及其一次或多次的自交后代的播始历期、花期长度和花时的范围超出了两个亲本的性状范围。
在一个优选实施方案中，所述不育系父本和不育系母本分别为具有不同遗传优势的光温敏核不育株系。
在一个具体实施方案中，所述不育系父本的遗传优势包括带有抗褐飞虱基因，所述不育系母本的遗传优势包括带有抗稻瘟病基因。
在一个具体实施方案中，所述不育系父本为043S，所述不育系母本为 8109S。
在一个优选实施方案中，步骤3中选择F2代中的株系作为所述不育系亲本自交群体成员的标准包括：柱头双边外露率高、开颖夹角大、闭颖好，并且聚合了所述不育系父本和不育系母本的遗传优势。
在一个优选实施方案中，步骤5中，对所述不育系亲本自交群体株系的自交后代进行选择的标准包括：播始历期在制种地与相应的待定恢复系相同或者早不超过4天，花时在制种地比相应的待定恢复系早10-40分钟，花期长度为7-10天。
在一个优选实施方案中，在步骤6后，还包括将所述性状稳定的不育系继续纯化得到纯系不育系的步骤。
本发明的制种方法通过先进行两期父本育秧，然后将两期父本与母本一起插秧至制种田中，一方面在效果上延长了父本的整体花期长度，使得不需要严苛地要求杂交水稻制种组合中的父母本的花期完全重合，即可保证花期相对不集中的母本花期完全落入花期相对集中父本的花期的范围内。另一方面，该方法大大减少人工操作，播种和插秧均可实现完全机械化，从而省去了大量人工成本。
该方法通过利用意外发现的F2代播始历期分离现象，可在一批育种过程中获得多个播始历期相同或不同的、可用于与市场上已有的一些恢复系组合的不育系，大大提高了育种成功率和父母本组合的成功率。所得到的杂交水稻父母本组合在制种过程中可进行同期播种，花期相遇良好，并且种子产量较现有的杂交水稻父母本组合制种大幅提升，既节省了人工，又提高了产量。
除非另外定义，否则本文所用的所有技术及科学术语都具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所了解相同的含义。
“播始历期”意指水稻从播种到开始抽穗的天数。
“花期长度”是指从花朵首次开放，雌、雄蕊从花被中暴露出来，到花朵全部凋谢、所有雄蕊或雌蕊均失去活性的天数。
“花时”是指开花期间，每天花朵开放的时间。
“恢复系”意指某一品系与不育系杂交后可使子代恢复雄性可育特征。
“自交”意指来自同一个体的雌雄配子的结合或具有相同基因型个体间的交配或来自同一无性繁殖系的个体间的交配。
“测交”，在水稻上，测交指以不育系为母本，与不同恢复系杂交，测定亲本的配合力，选择F1代优势强的杂交组合。
“制种地”是指种植杂交水稻的亲本使其进行杂交得到杂交水稻种子所在地，或者与该所在气候水文相近的地方。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
1.不育系的父本和母本的选择
选择光(温)敏核不育系043S做父本，8109S做母本。043S开花习性好、矮杆，播始历期95天，花期长度10天，花时9:50a.m.-11:40a.m，携带抗褐飞虱基因Bph14和Bph15。8109S播始历期92天，花期长度12天，花时10:00a.m.-12:00，携带抗稻瘟病基因Pi1、Pi2。
2.不育系的育种过程
用8109S与043S杂交得到F1代，于海南种植F1，自交结实得到F2，收取全部F2代种子。
2010年5月10日在湖北武汉种植F2代10000株，统计播始历期出乎意料地发现，F2各株的播始历期与F1代以及043S和8109S相比，呈现巨大的差异，播始历期从70天-100天的株系都有分布。从中选择花时早，开花集中，柱头双边外露率高，闭颖好的不育单株1366株，按播始历期分组。10 月带稻桩到海南套袋自交繁种，获得F3。根据选择的1366株F2株系的播始历期数据，选择一些恢复系株系作为待定恢复系。
2011年5月12日于湖北武汉播种，按株系种植F3，每个F3株系种植 100株，分蘖期取叶片用分子标记检测Bph14、Bph15、Pi1、Pi2，7月下旬开始抽穗，镜检花粉育性。同期种植待定恢复系，统计每个恢复系的播始历期、花期长度和花时。筛选聚合Bph14、Bph15、Pi1、Pi2基因，花粉不育度100％的，农艺性状较整齐并且开花习性好(播始历期与相应的待定恢复系相同或者早不超过2天，花期长度7-10天，花时比相应的待定恢复系早10-40 分钟，当天开花当天闭颖)的单株共1216株，10月带稻桩到海南繁种，得到F4。
2012年5月10日，湖北武汉播种，按株系种植F4，每个株系种植80 株。按F3的方法再进行一轮筛选纯化，筛选聚合Bph14、Bph15、Pi1、Pi2 基因，花粉不育度100％的，农艺性状较整齐并且开花习性好(播始历期与相应的待定恢复系相同或者早不超过2天，花期长度7-10天，花时比相应的待定恢复系早10-40分钟，当天开花当天闭颖)的株系，去除分离株。10 月按株系带稻桩到海南繁种获得F5，此时遗传已经逐渐稳定，可用于进行测交。
2013年3月，海南陵水用温汤去雄法与相应的待定恢复系进行大量测配，夏季在湖北武汉观察杂种优势。
2013年正季，湖北武汉继续筛选纯化，用低温冷灌池筛选不育起点温度，选择不育起点温度在23.5摄氏度以下的的单株，保留稻桩用于进一步的提纯扩繁。同年与恢复系制种，观察杂交优势。
2014年正季，湖北武汉用冷灌池筛选不育起点温度，保留不育起点温度在23.5摄氏度以下的单株作为原种。
通过以上方法，获得多个播始历期相近并且配合力较高的不育系/恢复系组合。
3.杂交水稻制种实例
从以上方法筛选到的多个组合中选取易S/华占组合进行制种试验。易S 是通过以上方法培育出的不育系，该株系为光温敏核不育系，播始历期在湖北为79天，花期长度8天，花时9:00a.m.-11:30a.m，株高78cm左右，松散适中，叶色浅绿，剑叶、直立，分蘖力强，包颈程度小，穗层整齐，开花习性好，花时早，开花集中，柱头大、无色且双外露率高，开颖夹角大，闭颖好，异交结实率高，聚合抗褐飞虱基因Bph14、Bph15和抗稻瘟病基因 Pi1、Pi2。华占是常用的恢复系，播始历期81天，花期长度8天，花时9： 30a.m.-11：30a.m。易S的播始历期比华占短2天，花期长度相同，可预料到能够较好地花期相遇。
1)2016年用易S与华占在湖北罗田制种，面积0.5亩，两期父本，一期父本比母本早7天播种，二期父本比一期父本迟10天播种，人工插秧，母本5月22日播种，母本8月12日齐穗，母本花期与二期父本相遇较好，杂交种子亩产406斤。
2)将母本与父本一期同时播种育秧，父本二期比母本晚5天播种育秧，母本播种后12-35天同时将母本以及父本一期和二期插秧至制种田中，每 8-18行母本配1行父本一期和1行父本二期，或者每20-30行母本配3行父本一期和3行父本二期。母本与父本一期的行距为18-20cm，母本与父本二期的行距为13-15cm。然后进行常规田间管理。结果显示父本花期完全覆盖母本花期，授粉效果良好，杂交种子亩产450斤。
4.杂交水稻种植实例
2017年湖北鄂州，易S与华占杂交得到的易两优华占于5月9日播种， 7月25日始穗，株高109厘米，亩有效穗17.55万，穗长25.4厘米，每穗粒数206粒，结实率81.68％，千粒重23.27克，产量687公斤。同期对照品种为丰两优4号，8月2日始穗，株高143.2厘米，亩有效穗13.95万，穗长27.7厘米，每穗粒数190粒，结实率81.36％，千粒重29.37克，产量631.2 公斤。
易两优华占已通过2017年国稻科企联合体长江中下游中籼迟熟组区域试验。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (7)
1.一种同期插秧的杂交水稻制种方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：同时播种母本和父本一期；
S2：播种父本二期，所述父本二期的播种时间比所述父本一期晚5-7天；
S3：秧苗长出后，同时将母本秧苗和两期父本秧苗移植到同一块制种田中；
S4：待父母本抽穗开花时进行人工辅助授粉；
S5：收取母本结实得到的种子即为杂交水稻种子。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S3中，移植时间为母本播种后12-35天。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S3中，每8-18行母本配1行父本一期和1行父本二期，或者每20-30行母本配3行父本一期和3行父本二期。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，S3中,所述母本与父本一期的行距为18-20cm，所述母本与父本二期的行距为13-15cm。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述杂交水稻的父本与母本的播始历期相差不超过5天。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述杂交水稻的父本和母本组合通过以下方法得到：
1)将用于培育不育系的不育系父本和不育系母本，进行杂交得到F1代；
2)用F1代自交得到性状分离的F2代；
3)从F2代或F2代的一次或多次自交后代中选择性状良好的株系，根据其在制种地的播始历期，分成多个不育系亲本自交群体；
4)根据每个不育系亲本自交群体的播始历期选择一个或多个相应的恢复系株系，作为待定恢复系；
5)所述不育系亲本自交群体的株系进行一次或多次自交，并根据相应的待定恢复系的性状选择，并剔除分离株，得到性状稳定的不育系；
6)将所述性状稳定的不育系中的株系与相应的待定恢复系测交，配合力高的不育系和恢复系组合即为用于杂交水稻制种的母本和父本组合。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述不育系父本为043S，所述不育系母本为8109S。
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