CN111567400A - 一种高效选育高产优质香型长粒粳稻的方法 - Google Patents

一种高效选育高产优质香型长粒粳稻的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高效选育高产优质香型长粒粳稻的方法，包括步骤：选择鄂香2号为母本，常规粳稻R257为父本，并杂交获得F1种子；种植F1种子，取幼穗进行花药培养，获得再生植株DH0代；种植DH0种子，设计引物对DH0单株进行SLG7粒型基因和fgr香味基因PCR检测，筛选出既含有长粒型SLG7基因又含有fgr香味基因的DH0单株，单株收获DH1代种子；种植DH1种子，在DH1代选择株系长势一致，稻谷粒型、丰产性和综合农艺性状好的株系10个，每个株系选5个单株进行考种并进行稻米品质分析，株系内其余单株种子混收；根据室内考种和品质分析，选择最优株系为中选株系。本发明创造性地提出了香味、粒型、品质与产量的协同提升，弥补了目前我国高产优质香型长粒粳稻育种方法的空白。

Description

一种高效选育高产优质香型长粒粳稻的方法
技术领域
本发明涉及品种选育技术领域，具体涉及一种高效选育高产优质香型长粒粳稻的方法。
背景技术
水稻是我国的主要粮食作物，我国60％以上的人口以稻米为主食。水稻分籼、粳两个亚种，粳稻和籼稻最为显著的外观区别在于它们的谷粒长度，籼稻谷粒一般较长，粳稻谷粒则较短。在稻米品质上，粳稻的蒸煮食味品质要优于籼稻，而籼稻细长的外观品质更受消费者喜爱。受到国内一些稻米品牌和国际市场泰国香米的影响，近年来长粒型育种是粳稻品种选育的发展趋势。但谷粒过长，其糙米率、精米率和整精米率又会下降，而且谷粒长与谷粒宽、谷粒厚负相关。因此，在长粒粳稻品种培育过程中，如何协调粒型与品质间的矛盾，即在增粒长的同时，保证粳稻蒸煮食味品质特征，减少垩白率进而提高其外观品质，是粳稻育种上一个重要课题。鄂香2号是湖北中香农业科技股份有限公司、孝感市孝南区农业科学研究所和湖北省农业科学院粮食作物研究所合作选育的一个长粒粳稻品种，不仅保留了粳稻优良的食味品质，同时其外观品质基本也达到了优质籼稻的标准，同时具有香味，但又存在生长量较小、穗小、产量低等缺点，其产量性状有待改良。
发明内容
本发明提供一种高效选育高产优质香型长粒粳稻的方法，在改善现有粳稻短粒型的同时，兼顾株型、产量和品质性状的共同改良，克服常规选育过程冗长的缺陷。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种高效选育高产优质香型长粒粳稻的方法，包括以下步骤：
S1、选择鄂香2号为母本，常规粳稻品系R257为父本；
S2、杂交获得F1种子；
S3、种植F1种子，取幼穗进行花药培养，获得再生植株DH0代种子；
S4、种植DH0种子，设计引物对DH0单株进行SLG7粒型基因和fgr香味基因PCR检测，筛选出既含有长粒型SLG7基因又含有fgr香味基因的DH系，单株收获种子，即DH1代种子；
S5、种植DH1种子，并在DH1株系中进行株系选择，选择10个综合性状好的株系，待成熟后进行考种和稻米品质分析,其中考种含株高、单株穗数、穗粒数、结实率、千粒重；
S6、根据室内考种和品质分析，筛选出候选株系，在候选株系中选择最优株系为中选株系。
作为上述方案的优选，步骤S1中的鄂香2号为植株较矮、米质优、具有香味、丰产性中等的香型长粒粳稻品种，常规粳稻R257为茎秆粗壮、叶色深、剑叶宽挺、丰产性好的粳型水稻品种。
作为上述方案的优选，步骤S2中F1种子的获得具体为：第一年夏季在武汉以鄂香2号为母本，常规粳稻R257作父本进行杂交获得F1。
作为上述方案的优选，步骤S3中DH0种子的获得具体为：第二年春季在海南种植F1代，待叶枕距为6-8公分时，镜检花粉发育为单核靠边期的幼穗，田间取穗时连同幼穗1节2叶一起从植株上取下，冰盒保鲜保存带回实验室经8℃低温预处理7d再进行诱导培养、分化培养。
作为上述方案的优选，步骤S3中采用的诱导培养基为N6+2，4-D 1.5-2.5mg/L+KT1-1.5mg/L+NAA2.5-3.5mg/L+蔗糖50g/L；分化培养基为MS+KT1.5-2.5mg/L+6-BA0.5-1.5mg/L+NAA0.5-1.5mg/L+蔗糖30g/L；生根培养基为1/2MS+NAA0.2-0.5mg/L+活性炭0.8g/L+蔗糖20g/L。
作为上述方案的优选，步骤S4中SLG7基因检测的正向引物序列为：5′-CCATACCACATCTCATCAC-3′，反向引物序列为：5′-GCTCACGCACATCCAACT-3′；fgr香味基因检测的正向引物序列为：5′-TGGAAATGATATTCCTCTCA-3′，反向引物序列为：5′-AATTTGGAAACAAACCTTAAC-3′。
作为上述方案的优选，步骤S4中基因检测的PCR扩增体系为：10×含Mg2+的PCR缓冲液1.5μl，2.5mmol.L-1dNTP 1.2μl，Taq DNA聚合酶1U，DH系基因组DNA模板1μl，10μmol.L-1的正向引物F10.2μl、10μmol.L-1的反向引物R1 0.2μl，ddH2O补足体积15μl；
PCR反应条件为：94℃预变性4min，94℃变性40s，50℃复性30s，72℃延伸30s，共30个循环；然后72℃延伸5min；
检测扩增产物带型的方法为：将所得到的PCR扩增产物进行6％非变性的聚丙烯酰胺凝胶电泳。
作为上述方案的优选，步骤S4中，短粒型粳稻的DH系，能扩增出109bp的片段，而长粒型粳稻的DH系，扩增出的片段为98bp的片段；香味粳稻DH系能扩增出118bp的片段，而不具有香味的DH系扩增出的片段是128bp。
作为上述方案的优选，步骤S5中选株、考种过程具体为：第三年夏天在武汉种植DH1代株系，每个系40苗，以两个亲本鄂香2号和常规粳稻R257为对照，综合田间农艺性状考察，选择株系长势一致，稻谷粒型、丰产性和综合农艺性状好的株系10个，成熟后每个株系收5个单株考种，并进行稻米外观品质分析，其余植株株系内种子混收。
作为上述方案的优选，步骤S5中稻米品质分析是经农业农村部食品质量监督检验测试中心(武汉)检测。
作为上述方案的优选，步骤S6中候选株系的筛选具体为：选取株高低于125cm、单株穗数大于7个、穗粒数大于150粒、千粒重大于25g、结实率大于80％、产量显著高于鄂香2号、粒型长宽比大于3.0、品质达国标三级的优良株系为候选株系。
由于具有上述结构，本发明的有益效果在于：
1、本发明的一种高效选育高产优质香型长粒粳稻的方法，创造性地提出了香味、粒型、品质与产量的协同提升，弥补了目前我国高产优质香型长粒粳稻育种方法的空白；
2、本发明选择香型长粒粳稻与丰产性好的常规粳稻杂交，在F1代进行花药培养，DH0代进行分子标记辅助选择，筛选SLG7长粒基因和fgr香味基因，DH1株系进行农艺性状及品质分析，目标性状稳定快，能够在较短的时间内获得稳定的高产优质香型长粒粳稻品种；
3、本发明选育的高产优质香型长粒粳稻品种，符合长江中下游双季稻区“早籼晚粳”和单季稻区“籼改粳”战略，以及湖北省进一步调优粮食结构的要求，紧扣水稻生产实际，对水稻产业的进一步优化具有积极的效果。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例提供一种高效选育高产优质香型长粒粳稻的方法，包括以下步骤：
1、亲本选择：以鄂香2号为母本，常规粳稻R257为父本；
所述的鄂香2号是湖北中香农业科技股份有限公司、孝感市孝南区农业科学研究所和湖北省农业科学院粮食作物研究所合作选育香型长粒粳稻品种，该品种植株较矮，米质优具有香味，丰产性中等；常规粳稻R257是湖北省农业科学院选育的粳型常规水稻，该品种，茎秆粗壮，叶色深，剑叶较宽较挺，丰产性好。
2、选育过程
(1)2017年夏季在武汉以鄂香2号作为母本，常规粳稻R257作父本进行杂交获得F1。
(2)2018年春季在海南种植F1代，待叶枕距为6-8公分时，镜检花粉发育为单核靠边期的幼穗，田间取穗时连同幼穗1节2叶一起从植株上取下，冰盒保鲜保存带回实验室经8℃低温预处理7d再进行诱导培养、分化培养，获得花药培养再生植株DH0代种子。
所述花药培养再生植株获得的诱导培养基为N6+2，4-D1.5-2.5mg/L+KT1-1.5mg/L+NAA2.5-3.5mg/L+蔗糖50g/L；分化培养基为MS+KT1.5-2.5mg/L+6-BA0.5-1.5mg/L+NAA0.5-1.5mg/L+蔗糖30g/L；生根培养基为1/2MS+NAA0.2-0.5mg/L+活性炭0.8g/L+蔗糖20g/L。
(3)2018年夏季在武汉种植DH0代，单株检测SLG7基因和fgr香味基因，SLG7基因检测的正向引物(F1)序列为5′-CCATACCACATCTCATCAC-3′，反向引物(R1)序列为5′-GCTCACGCACATCCAACT-3′，对有短粒型粳稻的DH系，能扩增出109bp的片段，而长粒型粳稻的DH系，扩增出的片段为98bp的片段。fgr香味基因检测正向引物(AroF)序列为5′-TGGAAATGATATTCCTCTCA-3′，反向引物(AroR)序列为5′-AATTTGGAAACAAACCTTAAC-3′，香味粳稻DH系能扩增出118bp的片段，而不具有香味的DH系扩增出的片段是128bp。
所述PCR扩增体系为：10×含Mg2+的PCR缓冲液1.5μl，2.5mmol.L-1dNTP 1.2μl，TaqDNA聚合酶1U，DH系基因组DNA模板1μl，10μmol.L-1的正向引物F10.2μl、10μmol.L-1的反向引物R10.2μl，ddH2O补足体积15μl。
所述PCR反应条件为：94℃预变性4min，94℃变性40s，50℃复性30s，72℃延伸30s，共30个循环；然后72℃延伸5min。
所述检测扩增产物带型的方法是进行6％非变性的聚丙烯酰胺凝胶电泳。
经过检测筛选出的既含有长粒型SLG7基因又有fgr香味基因的DH0，单株收获种子，即DH1代种子。
(4)2019年夏天在武汉种植DH1代株系，每个系40苗，以两个亲本鄂香2号和常规粳稻R257为对照。综合田间农艺性状考察，选择株系长势一致，稻谷粒型、丰产性和综合农艺性状好的株系10个。成熟后每个株系收5个单株考种，并进行稻米外观品质分析，其余植株株系内种子混收。
(5)根据室内考种和品质分析，筛选株高低于125cm、单株穗数大于7个、穗粒数大于150粒、千粒重大于25g、结实率大于80％、产量显著高于鄂香2号、粒型长宽比大于3.0、品质达国标三级的优良株系为候选株系，在候选株系中选择最优株系为中选株系。所述的考种含株高、单株穗数、穗粒数、结实率、千粒重。所述的品质分析是经农业农村部食品质量监督检验测试中心(武汉)检测。
最后中选株系2019DH386为根据上述方法选育的高产优质香型长粒粳稻，暂命名为386。该株系株高122.5cm，单株穗数8.6个，穗粒数156粒，结实率87.2％，千粒重26.5g；小区折算产量602kg/亩，显著高于鄂香2号产量535kg/亩；出糙率为81.0％，精米率为69.7％，整精米率为61.2％，直链淀粉含量为15.9％，粒长7.0mm，长宽比达3.3，垩白度3.2％，垩白粒率20％，胶稠度达65mm，透明度1级，碱消值为6.0级，达优质稻国标三级标准。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种高效选育高产优质香型长粒粳稻的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、选择鄂香2号为母本，常规粳稻品系R257为父本；
S2、杂交获得F1种子；
S3、种植F1种子，取幼穗进行花药培养，获得再生植株DH0代种子；
S4、种植DH0种子，设计引物对DH0单株进行SLG7粒型基因和fgr香味基因PCR检测，筛选出既含有长粒型SLG7基因又含有fgr香味基因的DH系，单株收获种子，即DH1代种子；
S5、种植DH1种子，并在DH1株系中进行株系选择，选择10个综合性状好的株系，待成熟后进行考种和稻米品质分析，其中考种含株高、单株穗数、穗粒数、结实率、千粒重；
S6、根据室内考种和品质分析，筛选出候选株系，在候选株系中选择最优株系为中选株系。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中的鄂香2号为植株较矮、米质优、具有香味、丰产性中等的香型长粒粳稻品种，常规粳稻R257为茎秆粗壮、叶色深、剑叶宽挺、丰产性好的粳型水稻品种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中F1种子的获得具体为：第一年夏季在武汉以鄂香2号为母本，常规粳稻R257作父本进行杂交获得F1。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中DH0种子的获得具体为：第二年春季在海南种植F1代，待叶枕距为6-8公分时，镜检花粉发育为单核靠边期的幼穗，田间取穗时连同幼穗1节2叶一起从植株上取下，冰盒保鲜保存带回实验室经8℃低温预处理7d再进行诱导培养、分化培养。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S3中采用的诱导培养基为N6+2，4-D1.5-2.5mg/L+KT1-1.5mg/L+NAA2.5-3.5mg/L+蔗糖50g/L；分化培养基为MS+KT1.5-2.5mg/L+6-BA0.5-1.5mg/L+NAA0.5-1.5mg/L+蔗糖30g/L；生根培养基为1/2MS+NAA0.2-0.5mg/L+活性炭0.8g/L+蔗糖20g/L。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中SLG7基因检测的正向引物序列为：5′-CCATACCACATCTCATCAC-3′，反向引物序列为：5′-GCTCACGCACATCCAACT-3′；fgr香味基因检测的正向引物序列为：5′-TGGAAATGATATTCCTCTCA-3′，反向引物序列为：5′-AATTTGGAAACAAACCTTAAC-3′。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中基因检测的PCR扩增体系为：10×含Mg2+的PCR缓冲液1.5μl，2.5mmol.L-1dNTP 1.2μl，Taq DNA聚合酶1U，DH系基因组DNA模板1μl，10μmol.L-1的正向引物F10.2μl、10μmol.L-1的反向引物R10.2μl，ddH2O补足体积15μl；
PCR反应条件为：94℃预变性4min，94℃变性40s，50℃复性30s，72℃延伸30s，共30个循环；然后72℃延伸5min；
检测扩增产物带型的方法为：将所得到的PCR扩增产物进行6％非变性的聚丙烯酰胺凝胶电泳。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中，短粒型粳稻的DH系，能扩增出109bp的片段，而长粒型粳稻的DH系，扩增出的片段为98bp的片段；香味粳稻DH系能扩增出118bp的片段，而不具有香味的DH系扩增出的片段是128bp。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S5中选株系、考种过程具体为：第三年夏天在武汉种植DH1代株系，每个系40苗，以两个亲本鄂香2号和常规粳稻R257为对照，综合田间农艺性状考察，选择株系长势一致，稻谷粒型、丰产性和综合农艺性状好的株系10个，成熟后每个株系收5个单株考种，并进行稻米外观品质分析，其余植株株系内种子混收。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S6中候选株系的筛选具体为：选取株高低于125cm、单株穗数大于7个、穗粒数大于150粒、千粒重大于25g、结实率大于80％、产量显著高于鄂香2号、粒型长宽比大于3.0、品质达国标三级的优良株系为候选株系。
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