CN109402286A - 一种快速创制优异水稻种质的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速创制优异水稻种质的方法，属于作物遗传育种技术领域，该方法通过隐性核不育材料YNS与多个含有不同优异遗传性状的水稻品种混合配组、选育，实现了水稻优异种质的快速创制。与现有技术相比，利用隐性核不育材料YNS为受体亲本，多代混合授粉，不需要剪颖去雄，极大地降低工作量；利用不同水稻优异品种或种质为供体，后代选择类型丰富，增加了育种材料的遗传多样性，同时根据育种需求，快速聚合多个优异性状，缩短育种周期。
Description
技术领域
本发明涉及作物遗传育种的技术领域，尤其涉及一种利用隐性核不育材料YNS快速创制优异水稻种质的方法。
背景技术
水稻育种中间材料是新品种选育的骨干材料，是现代种业发展的物质基础。传统育种材料的创制一般通过杂交、回交或复交的方式从后代中选育，虽然材料选择类型较为丰富，但不能将多个亲本的优异特性快速聚合。目前市场品种更新换代速度快，但材料创制周期长，为了适应市场需求，迫切需要创制更多的优异种质，如何快速增加育种材料的遗传多样性成为关键。
隐性核不育材料发现较早，遗传机理简单，但育种应用较少。本发明通过田间自然变异发现一株隐性核不育材料YNS，该不育系柱头外露率高，自交不结实，且结实不受温度调控，与多个三系恢复系和保持系配组F1代均可育，F2代可育与不育单株均符合3:1分离比，说明该不育性状受单隐性核基因控制。因此，可以利用YNS的独特性质，以YNS为母本，将多个父本的优异性能随机导入到受体，并自由重组，获得类型丰富的后代，增加了材料的遗传多样性。
发明内容
为了解决以上问题，本发明提出一种快速创制优异水稻种质的方法，以解决现有水稻育种方法不能将多个亲本的优异特性快速聚合的技术问题。
本发明采用以下技术方案来实现：
一种快速创制优异水稻种质的方法，包括以下步骤：
步骤1.以隐性核不育材料YNS为母本，选择多个含有不同优异遗传性状的水稻品种为父本，将母本与父本杂交，混合授粉，得F1代；
步骤2.将F1代自交，得F2代，选择综合农艺性状优良且花粉不育的F2代单株为母本，继续与多个含有不同优异遗传形状的水稻品种(父本)回交，混合授粉，得BC1F1代；
步骤3.重复步骤2，得BC2F1代，BC2F1代经自交，得BC2F2代；经过两次回交后，父本的优异性状被随机导入到母本，并自由重组；
步骤4.BC2F2代中，选择综合农艺性状优良的单株，利用步骤1父本中含有的优异遗传性状调控基因为分子标记基因，进行分子标记检测，筛选纯合的含有优异遗传性状调控基因的单株；
步骤5.将筛选的BC2F2代单株连续自交，筛选综合农艺性状优良的后代，至BC2Fn代，n>3，即得到含有多个优异遗传性状的水稻育种中间材料，利用该中间材料，通过常规育种方法创制优异水稻种质。
进一步地，含有优异遗传性状的水稻品种包括含稻瘟病抗性基因、含抗褐飞虱基因、含抗白白叶枯病基因和含广亲和基因的优质、广适性水稻品种，但不限于此，可随时添加水稻优质种质为父本。
进一步地，进行分子标记检测时，稻瘟病抗性基因为Pi2或Pi9或Pigm等，抗褐飞虱基因为Bph3或Bph14或Bph15等，白叶枯病基因为Xa7或Xa21或Xa23等，广亲和基因为S5n等，均为常规已公开的基因。
进一步地，所述步骤5中，利用系谱法选择，米质检测，室内拷种，筛选综合农艺性状优良、优质米的株系。
进一步地，所述优质米为符合部颁NY/T 593-2013优质食用稻二级以上的米。
进一步地，综合农艺性状优良指开花期分蘖较好且株型适中，但不限于此。
进一步地，BC2F2群体为30000株以上。
进一步地，n≥6时，即得到含有多个优异遗传性状的稳定的水稻育种品种。
进一步地，所述中间材料为恢复系或不育系或优异种质。
本发明的有益效果是：本发明通过利用隐性核不育材料YNS，与多个含有不同优异遗传性状的水稻品种混合配组、选育，提供了一种利用隐性核不育材料快速创制水稻育种材料的方法；利用隐性核不育材料YNS为受体亲本，多代混合授粉，不需要剪颖去雄，极大地降低工作量；利用不同水稻优异品种或种质为供体，后代选择类型丰富，增加了育种材料的遗传多样性，同时根据育种需求，快速聚合多个优异性状，缩短育种周期。
附图说明
图1为利用隐性核不育材料快速创制水稻育种材料技术路线图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
实施例1
1、试验材料
本实施例所用方法如无特别说明均为本领域的技术人员所知晓的常规方法，所用的试剂等材料，如无特别说明，均为市售购买产品。所用到的水稻品种，若无特别说明，均为常规市售品种或来源于种质库。
2、实验方法
如图1所示，本实施例提供了一种快速创制优异水稻种质的方法，其步骤包括：
1)YNS的获得
1998年由安徽省农业科学院水稻所在安徽合肥试验田发现一株无花粉且柱头外露率高的隐性核不育材料，命名为YNS，以其为母本，与多个三系恢复系和保持系配组，F1代均可育，F2代可育与不育单株符合3:1分离比，不育株花粉育性不受温度调控，持续败育，说明YNS不育性状受单隐性核基因控制。所述YNS目前由安徽省农业科学院水稻研究所保藏，利用稻桩，夏季在合肥，冬季在海南或在培养箱中保存。
2)获得优质中间材料
步骤1.
2011年正季利用稻桩保存的YNS为母本，12个优异水稻种质为父本，包括75-1-127(含抗稻瘟病Pi9基因)、谷梅4号(含抗稻瘟病Pigm基因)、华占(含抗稻瘟病Pi2基因、配合力好)、五山丝苗(含抗稻瘟病Pi2基因、配合力好、优质米)、M630(国审品种徽两优630父本，株型好)、KDML105(含抗白叶枯病Xa21基因)、B5(含抗褐飞虱Bph14和Bph15基因)、IR72(含抗褐飞虱Bph3基因)、02428(含广亲和S5n基因)、084(配合力好)、玉针香(优质米)和Katy(美国引进品种，综合性状优良)，杂交，混合授粉，得F1代杂交种84粒。
步骤2.
2011年冬季于海南陵水种植F1代杂交种，收获F2代种子；
2012年正季于合肥种植F2代1260株，开花期选择分蘖较好、株型适中等综合农艺性状优良且花粉不育的单株32株，继续与12个父本回交，混合授粉，得BC1F1种子300粒以上；
步骤3.
2012年冬季于海南陵水种植BC1F1代75株，随机混收BC1F2种子；
2013年正季于合肥种植BC1F2群体2000株，开花期选择分蘖较好、株型适中等综合农艺性状优良且花粉不育的单株41株，继续与12个父本回交，混合授粉，得BC2F1种子300粒以上；
2013年冬季于海南陵水种植BC2F1代135株，随机混收全部BC2F2种子。
步骤4.
种植BC2F2代群体36000株，筛选株高适中、株型较好等综合农艺性状优良的单株1646份，收种，编号，一一对应取叶片，室内提取DNA进行分子标记检测，同时进行米质检测，按照食用稻品种品质农业行业标准NY/T593-2013检测；
分子标记检测具体步骤如下：
①DNA的提取：
将1646份水稻单株叶片剪成2-4cm大小，放入1mL八连管中，每板96个样品，加入钢珠，液氮冷冻后利用磨样器磨成粉末；向样品中加入200μL的2×CTAB提取液(提取液配方为：CTAB 20g，NaCl81.9g，0.5M EDTA 40mL(PH 8.0)，1M Tris-HCl 100mL(PH 8.0)，加ddH2O定容至1L，灭菌后使用)，65℃温浴30min，每10min摇晃一次；加入200μL的24：1(氯仿：异戊醇，v/v)，震荡混匀，3000g离心10min；吸取100μL上清至96孔PCR板中，加入70μL预冷的异丙醇，轻摇混匀，3000g离心30min，去上清，加入100μL 70％乙醇，去上清，沉淀室温晾干，加入100μL灭菌ddH2O溶解2h以上，4℃保存备用。
②分子标记检测过程如下：
分子标记：分子标记检测所用引物均为分子标记辅助选择常用引物，名称及序列分别为Pi9(PB9-1，F:
5’-TAGACTCCTTCCAAGTTTGACT-3’，R:
5’-TGTGATTTTCAGAATTTTCGT-3’)，Pigm(GM587，F:
5’-ACTTGCTGGGAGAAGGATT-3’，R:
5’-AGTTCGTACTTTTCAGGCT-3’)，Pi2(AP22，F:
5’-GTGCATGAGTCCAGCTCAAA-3’，R:
5’-GTGTACTCCCATGGCTGCTC-3’)，Xa21(PXa21，F:
5’-CGATCGGTATAACAGCAAAAC-3’，R:
5’-ATAGCAACTGATTGCTTGG-3’)，Bph14(MRG2329，F:
5’-GCACATACAGAAATGGTGAA-3’，R:
5’-GGCAAGGGACATGTAGTAAC-3’)，Bph15(MS5，F:
5’-TTGTGGGTCCTCATCTCCTC-3’，R:
5’-TGACAACTTGTGCAAGATCAAA-3’)，Bph3(RM8213，F:
5’-AGCCCAGTGATACAAAGATG-3’，R:
5’-GCGAGGAGATACCAAGAAAG-3’)和S5n(InDel-S5n，F:5'
-AACCCATTTCCTTTCCTACG-3'，R:5’-CAGGCAGAGTATGTAATGTAG-3')；
反应体系：PCR反应体系为10μL，其中包括DNA模板2μL(约20-100ng)，10×PCR缓冲液1μL，前后引物各0.5μL，1mM的dNTP混合液0.3μL，25mM的MgCl2 0.6μL，rTaq 0.1μL，ddH2O补至10μL；PCR反应程序为：94℃预变性5min；94℃变性30s，57℃退火30s，72℃延伸30s，33个循环；72℃5min，4℃5min。
凝胶电泳：100mL的8％聚丙烯酰胺凝胶电泳工作液配置：40％丙烯酰胺20mL，5×TBE 20mL，ddH2O 70mL，10％(质量)AP 1.2mL，TEMED 100μL。凝胶工作液制备好后，倒入胶槽，插入80齿梳子，放置30min以上；加入0.5×TBE缓冲液，PCR产物中加入指示剂，排枪上样2μL，230V电泳70min。配置千分之一浓度的AgNO3染色液500mL(现配现用)；将胶块卸入染色液中，30rpm轻摇染色12min；倒去染色液，ddH2O漂洗2-3次，去除残液，加入与染色液等体积的显色液(100mL显色液配方为：NaOH 1.5g，甲醛溶液1mL，ddH2O补至100mL)，30rpm轻摇显色，直到出现条带为止；去除显色液，自来水清洗胶块2-3次，读取数据。
根据米质分析和分子标记检测结果，共获得二级以上优质米材料16份，含纯合Pi9基因材料43份，含纯合Pi2基因材料67份，含纯合Pigm基因材料33份，含纯合Xa21基因材料35份，含纯合Bph14基因材料29份，含纯合Bph15基因材料42份，含纯合Bph3基因材料46份，含纯合S5n基因材料64份，含有两个或两个以上纯合基因材料47份。
步骤5.
将上述筛选获得的单株继续自交，系谱选择，至BC2F6代，获得稳定的育种中间材料，利用不同的两系或三系不育系对这些材料进行配合力测定，获得配合力较好的材料26份，该26份材料可以直接作为恢复系或不育系或优异种质利用。
3)品种改良和新品种创建
利用这26份材料为稳定的育种中间材料，通过常规杂交育种方法，将整合在该稳定育种中间材料中的多种优质基因导入常规水稻品种中，实现水稻品种的改良和新品种的创建，极大丰富了后代的类型。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种快速创制优异水稻种质的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1.以隐性核不育材料YNS为母本，选择多个含有不同优异遗传性状的水稻品种为父本，将母本与父本杂交，混合授粉，得F1代；
步骤2.将F1代自交，得F2代，选择综合农艺性状优良且花粉不育的F2代单株为母本，继续与多个含有不同优异遗传形状的水稻品种(父本)回交，混合授粉，得BC1F1代；
步骤3.重复步骤2，得BC2F1代，BC2F1代经自交，得BC2F2代；
步骤4.BC2F2代中，选择综合农艺性状优良的单株，利用多个步骤1父本中含有的优异遗传性状调控基因为分子标记基因，进行分子标记检测，筛选纯合的含有优异遗传性状调控基因的单株；
步骤5.将筛选的BC2F2代单株连续自交，筛选综合农艺性状优良的后代，至BC2Fn代，n>3，即得到含有多个优异遗传性状的水稻育种中间材料，利用该中间材料，通过常规育种方法创制优异水稻种质。
2.根据权利要求1所述的一种快速创制优异水稻种质的方法，其特征在于，含有优异遗传性状的水稻品种包括含稻瘟病抗性基因、含抗褐飞虱基因、含抗白叶枯病基因和含广亲和基因的优质、广适性水稻品种。
3.根据权利要求2所述的一种快速创制优异水稻种质的方法，其特征在于，进行分子标记检测时，稻瘟病抗性基因为Pi2或Pi9或Pigm，抗褐飞虱基因为Bph3或Bph14或Bph15，白叶枯病基因为Xa7或Xa21或Xa23，广亲和基因为S5n。
4.根据权利要求1所述的一种快速创制优异水稻种质的方法，其特征在于，所述步骤5中，利用系谱法选择，米质检测，室内拷种，筛选综合农艺性状优良、优质米的株系。
5.根据权利要求4所述的一种快速创制优异水稻种质的方法，其特征在于，所述优质米为符合部颁NY/T 593-2013优质食用稻二级以上的米。
6.根据权利要求1所述的一种快速创制优异水稻种质的方法，其特征在于，综合农艺性状优良指开花期分蘖较好且株型适中。
7.根据权利要求1所述的一种快速创制优异水稻种质的方法，其特征在于，BC2F2群体为30000株以上。
8.根据权利要求1所述的一种快速创制优异水稻种质的方法，其特征在于，n≥6，可得到含有多个优质遗传性状的稳定的水稻育种品种。
9.根据权利要求1所述的一种快速创制优异水稻种质的方法，其特征在于，所述中间材料为恢复系或不育系或优异种质。
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