CN110291985A - 一种提高两系不育系对干旱、稻瘟病和稻飞虱抗性的回交育种方法 - Google Patents

一种提高两系不育系对干旱、稻瘟病和稻飞虱抗性的回交育种方法 Download PDF

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刘毅
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孔德艳
王加红
罗星星
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Abstract

本发明涉及一种提高两系不育系对干旱、稻瘟病和稻飞虱的回交育种方法，属于水稻抗逆育种技术领域。本方法利用以广占63S与巴西旱稻杂交衍生的申3S为受体，以抗病虫的旱恢3号改良系为供体，采用回交育种技术将稻瘟病抗性基因Pi9和稻飞虱抗性基因Bph14导入不育系中，利用分子标记进行前景选择，全基因组育种芯片进行背景选择，结合抗旱筛选、主要农艺和根系性状考察、组合测配及产量比较试验等常规育种方法，培育出多抗的节水抗旱型光温敏核不育系。

Description

一种提高两系不育系对干旱、稻瘟病和稻飞虱抗性的回交育 种方法
技术领域
本发明涉及农业育种领域，具体涉及一种提高两系不育系对干旱、稻瘟病和稻飞虱抗性的回交育种方法。
背景技术
不育系是作物杂种优势利用的基础，野败不育系的发现突破了籼型三系杂交稻的瓶颈，而培矮64S、广占63S、株1S、Y58S、C815S等光温敏核不育系的育成使两系法杂交水稻得到迅速大面积推广。两系不育系相比于三系不育系的最大改进是稻米品质提高和配组自由，但是病虫害抗性、抗干旱倒性等方面并没有大的改进。例如，目前大面积应用的光温敏核不育系都不抗稻瘟病，导致大多数组合也不抗稻瘟病，例如大面积推广的扬两优6号、丰两优4号、丰两优香1号、Y两优1号等都高感稻瘟病，近几年推广面积大幅度下降。因而改良和培育抗干旱、抗稻瘟病和抗飞虱的两系不育系成为近期的主攻目标。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提出一种能提高两系不育系对干旱、稻瘟病和稻飞虱抗性的回交育种方法。
本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种提高两系不育系对干旱、稻瘟病和稻飞虱抗性的回交育种方法，包括以下特征步骤：
i、以两系不育系为母本，以耐旱抗病虫的改良系为父本杂交，获得F1代并自交一代获得F2代种子，种植F2代；
ii、通过分子标记挑选前述F2分离世代中的抗性不育株为母本与所述两系不育系回交改良，获得BC1F1种子；
iii、在上海种植所述BC1F1种子并继续与所述两系不育系回交，获得BC2F1 种子；
iv、在海南种植所述BC2F1种子，并对BC2F1世代筛选(请补充筛选的操作及标准)Pi9和Bph14基因标记，获得BC2F2种子；
v、在上海种植所述BC2F2种子，并对BC2F2世代继续筛选Pi9和Bph14等基因标记，送90K芯片检测背景回复度并选择表现良好的不育单株与现有两系恢复系配置组合获得杂交F1种子；
vi、收获杂交种子后割蔸再生，获得不育株种子，用于在高照度地区继续自交加代繁种，继续分子标记跟踪，选育其中杂种优势强的多个不育株系在低照度地区加代，取多株用于标记分析，选取与Pi9基因纯合的株系；
vii、利用低温冷水处理系统对步骤中vi选取的株系进行育性转换不育起点温度的鉴定，设定22.5℃进行低温冷水处理，选择不育稳定性最好的株系材料定型并命名。
进一步的，步骤i中的两系不育系母本为申3S，所述耐旱抗病虫的改良系为旱恢3号。
进一步的，步骤v中的两系恢复系包括华占、R142或R0412。
本发明的有益效果是：
本发明利用上海市农业生物基因中心多年来收集的一批节水抗旱、抗病虫等优异种质，以广占63S与巴西旱稻杂交衍生的申3S为受体，以抗病虫的旱恢 3号改良系为供体，采用回交育种技术将稻瘟病抗性基因Pi9和稻飞虱抗性基因 Bph14导入不育系中，利用分子标记进行前景选择，全基因组育种芯片进行背景选择，结合主要农艺和根系性状考察、组合测配和产量比较试验等常规育种方法，培育出多抗的节水抗旱型光温敏核不育系。
从表型鉴定结果来看，稻瘟病抗性增强4级，稻瘟病抗性提高4级，根系发达，耐旱性提高14％，柱头外露率提高24.72％，育性转换温度在23℃以下的优良两系不育系，具有较好的生产实用价值，为节水抗旱型两系杂交稻的培育奠定了基础。
附图说明
下面结合附图对本发明的提高两系不育系对干旱、稻瘟病和稻飞虱抗性的回交育种方法作进一步说明。
图1是本发明实施例中回交育种方法流程图；
图2是抗性标记筛选分离单株(Pi9分子标记)；
图3是抗性标记筛选分离单株(Bph14分子标记)；
图4是6K育种芯片检测BC2F1背景回复度。
图5是90K育种芯片检测BC2F2背景回复度。
具体实施方式
实施例
本实施涉及一种提高两系不育系对干旱、稻瘟病和稻飞虱抗性的回交育种方法。
根据图1所示，本发明包括以下步骤：
(1)以现有两系不育系申3S为母本，耐旱抗病虫的旱恢3号改良系为父本杂交，获得F1代；自交一代获得F2代种子。
(2)种植F2，通过分子标记挑选(MAS，marker-assisted selection)旱恢3 号改良系与申3S杂交的F2分离世代中的抗性不育株(36株)为母本与申3S(冷灌可育)回交改良，获得BC1F1种子。2015年上海继续与申3S回交，获得 BC2F1种子。
2016年海南BC2F1世代筛选Pi9和Bph14基因标记。筛选时，分单株取叶片2cm左右，放于离心管内，提取DNA，经PCR扩增和2％的琼脂糖凝胶电泳，选择与供体亲本带型一致的单株，如图2所示。同时6K芯片取样36份检测背景回复度，其中16FB35回复度最高(图3)，获得BC2F2种子。上海5月中旬播种，8月中旬抽穗，期间为期间高温长日照表现为不育，九月初割桩再生，遇上海九月底的低温短日照，表现为可育。收种后在海南11月初播种，遇2月份低温，表现为可育。
(3)2016年上海BC2F2世代继续筛选Pi9和Bph14等基因标记，送90K 芯片取样71份检测背景回复度，其中16Y07回复度最高(图3)，但表现为可育需要继续回交，其余表现优异的不育单株，直接与现有主流两系恢复系华占、R142、R0412等配置组合获得杂交F1种子，并于海南考察杂种优势表现。在55个组合种，有46个组合单株穗重超过了超级常规稻品种黄华占，增产幅度在-41.36％～171.09％之间；有13个组合超过了两系组合申3S/R0412，增产幅度在-74.28％～18.90％之间，增产10％以上的有7个，抗性基本都在三级以上，抗性一级的有7个，其中产量最高的组合为16Y09/R142，其次为 16Y70/R0412，抗性都达到一级，在产量和抗性方面均表现优异，表明申3S的抗性改良效果显著，增产效益明显。
(4)收获杂交种子后割蔸再生，获得不育株种子，用于2017年海南继续自交加代繁种，继续分子标记跟踪，选育其中杂种优势强的25个不育株系于 2017年上海加代，每个株系种植500株以上，继续考察农艺性状分离和抗性基因稳定情况，取96株用于标记分析，发现其中六个株系17FB2、17FB6、 17FB7、17FB8、17FB9、17FB18的Pi9基因纯合，可用于下一步的配合力测定和小面积制种。
(5)利用低温冷水处理系统对稳定的申3S改良系进行育性转换不育起点温度的鉴定，设定22.5℃进行低温冷水处理，所有品系均有不同程度的转育， 16FC17和17FB7的不育稳定性最好，仅有一株转育，且只有1％的可育(显微镜下视野1个染色花粉)；其次为17FB18，再次为17FB5，17FB9，其余株系淘汰。材料定型，命名为浦旱1S。
(6)2018年浦旱1S的株系取样送华智水稻检测Pi9和Bph14的纯合情况。 16个株系共364株筛选多态，其中Pi9标记5个，有一个无多态性，Bph14标记4个，同类型标记间一致无冲突。
(7)从表型鉴定结果来看，稻瘟病抗性增强4级，稻瘟病抗性提高4级，根系发达，耐旱性提高14％，柱头外露率提高24.72％，育性转换温度在23℃以下的优良两系不育系，具有较好的生产实用价值，为节水抗旱型两系杂交稻的培育奠定了基础。
不育系 耐旱性(深根比) 稻瘟病抗性 稻飞虱抗性 柱头外露率
浦旱1S 59％ 3 2.77 70.55％
申3S 45％ 7 6.47 45.83％
本发明的不局限于上述实施例，本发明的上述各个实施例的技术方案彼此可以交叉组合形成新的技术方案，另外凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种提高两系不育系对干旱、稻瘟病和稻飞虱抗性的回交育种方法，包括以下特征步骤：
i、以两系不育系为母本，以耐旱抗病虫的改良系为父本杂交，获得F1代并自交一代获得F2代种子，种植F2代；
ii、通过分子标记挑选前述F2分离世代中的抗性不育株为母本与所述两系不育系回交改良，获得BC1F1种子；
iii、在上海种植所述BC1F1种子并继续与所述两系不育系申3S回交，获得BC2F1种子；
iv、在海南种植所述BC2F1种子，并对BC2F1世代筛选Pi9和Bph14基因标记，获得BC2F2种子；
v、在上海种植所述BC2F2种子，并对BC2F2世代继续筛选Pi9和Bph14等基因标记，送90K芯片检测背景回复度并选择农艺性状优良的不育单株与现有两系恢复系配置组合获得杂交F1种子；
vi、收获杂交种子后割蔸再生，获得不育株种子，用于在海南继续自交加代繁种，继续分子标记跟踪，选育其中杂种优势强的多个不育株系在海南加代，取多株用于标记分析，选取与Pi9基因纯合的株系；
vii、利用低温冷水处理系统对步骤中vi选取的株系进行育性转换不育起点温度的鉴定，设定22.5℃进行低温冷水处理，选择不育稳定性最好的株系定型并命名。
2.根据权利要求1所述提高两系不育系对干旱、稻瘟病和稻飞虱抗性的回交育种方法，其特征在于：步骤i中的两系不育系受体为申3S，所述耐旱抗病虫的供体为旱恢3号改良系旱恢57。
3.根据权利要求1所述提高两系不育系对干旱、稻瘟病和稻飞虱抗性的回交育种方法，其特征在于：步骤v中的两系恢复系包括华占、R142或R0412。
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