CN111602592B - 一种耐高低温的不育临界温度高的水稻低温敏核不育系的选育方法和应用 - Google Patents
一种耐高低温的不育临界温度高的水稻低温敏核不育系的选育方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种耐高低温的不育临界温度高的水稻低温敏核不育系的选育方法，包括如下步骤：利用水稻低温敏核不育系与耐高温的水稻品种杂交，筛选花粉不育临界温度高且在高温下自交结实率合格的耐高温的低温敏核不育株，再与耐低温的水稻品种杂交，筛选出在低温下异交结实率合格的植株，即得。该方法克服了目前光温敏核不育系因育性不稳定导致杂交制种风险大，以及在高温条件下杂交制种导致制种产量低等缺陷。本发明还公开了该方法选育得到的水稻低温敏核不育系在繁殖不育系种子、杂交制种中的应用，杂交制种安全，杂交种子质量高，不育系耐高温能力强，不育系种子的繁殖产量高。
Description
技术领域
本发明属于水稻育种技术领域，尤其涉及一种耐高低温的不育临界温度高的水稻低温敏核不育系的选育方法和应用。
背景技术
1970年，袁隆平、李必湖等在海南野生稻中发现一株细胞质雄性不育株。1973年研究成功了不育系与保持系杂交繁殖不育系以及不育系与恢复系杂交繁殖杂交种子的技术体系，即三系配套。随着三系法杂交水稻的大面积推广，为我国粮食安全作出了巨大贡献。但由于三系法利用的细胞质雄性不育受恢保关系制约，培育新不育系和新恢复系难度大，水稻资源利用率低于5％。
随着光温敏核不育水稻的研究成功，大大加快了不育系和强优势组合的选育速度，超级杂交稻的育成大幅度提高了杂交水稻的产量。但光温敏核不育系存在两大技术缺陷：第一，即使在盛夏高温季节杂交制种，也会因短期盛夏低温诱导光温敏核不育系恢复可育性而导致杂交制种失败，造成巨大经济损失，例如1993年、1996年、1999年、2004年、2008年、2012年和2014年等都出现了较大面积的光温敏核不育系制种失败。第二，在盛夏高温季节杂交制种，经常出现最高温度35℃以上，日均温30℃以上的高温气候，母本柱头活力低和父本花粉活力低，导致杂交制种产量不高，例如温敏核不育系广占63S多年多次因开花期高温导致杂交制种结实率低于30％，另如9311等父本在高温条件下，花粉活力降低导致杂交制种产量低，这是光温敏核不育系大面积制种平均产量难以突破400斤/亩的根本原因。另外与适温条件下相比，在高温条件下生产的杂交水稻种子质量差，如不耐贮藏，发芽率低等。这些因素都导致杂交制种成本高和杂交种子价格高。杂交种子价格过高已成为挫伤农民种植杂交水稻积极性的主要因素，也是杂交水稻由占水稻种植总面积的60％以上降低到目前40％左右的原因。
低温敏核不育水稻是一类在低温条件下花粉不育在高温条件下花粉可育的不育系，适宜在较低温度条件下杂交制种，其杂交种子发芽率高，耐贮藏。N10S、N13S、Go543S等就是这类低温敏核不育系。但这类不育系在生产上一直没有得到大面积应用，究其原因有三点：一是花粉临界不育的温度低于27℃，杂交制种的安全性不高，易受高温诱导不育系花粉可育，导致杂交制种失败；二是不育系耐高温能力不强，当自然日均温达到32℃时不育系的花粉可育率低于40％，结实率低于30％；三是这些不育系对21℃以下的低温敏感，易受低温伤害导致杂交制种结实率下降。如何改善现有低温敏核不育系存在的这些不足一直是本领域技术人员努力的方向。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种不育临界温度高、高温下繁殖不育系种子产量高且低温下杂交制种安全性高的水稻低温敏核不育系的选育方法和应用。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种耐高低温的不育临界温度高的水稻低温敏核不育系的选育方法，包括如下步骤：
(1)利用水稻低温敏核不育系与耐高温的水稻品种杂交获得F1代杂交种子，种植F1代并收获所结的自交种子F2代，在种植的F2代群体中筛选不育株(花粉可育率为0的不育株)，即为耐高温不育株；
(2)在步骤(1)筛选后得到的不育株的花粉母细胞减数分裂期，在日均温度为28℃～29℃的条件下进行第一次控温处理，淘汰出现可育花粉的不育株，花粉可育率为0的不育株即为花粉不育临界温度高的低温敏核不育株；这种花粉不育临界温度高的低温敏核不育系可避免杂交制种期间因自然高温诱导不育系恢复花粉可育性导致杂交制种失败的风险；
(3)将花粉不育临界温度高的低温敏核不育株进行割穗处理，当再生分蘖穗进入花粉发育期时在日均温度为32℃～33℃的条件下进行第二次控温处理至开花结束，筛选自交结实率60％以上的不育株，即为耐高温的低温敏核不育株；以克服不育系在自然日均温达到32℃以上时花粉可育率、结实率降低的缺陷；
(4)将所述耐高温的低温敏核不育株与耐低温的水稻品种杂交获得f1代杂交种子，种植f1代并收获所结的自交种子f2代，在种植的f2代群体中筛选不育株；
(5)在步骤(4)筛选后得到的不育株的始穗期，在日均温度为17℃～20℃的条件下进行第三次控温处理，然后筛选异交(用正常条件下生长的父本花粉进行人工授粉)结实率35％以上(该结实率为审定不育系的技术指标之一，更优选为50％以上)的不育株，即为耐低温的低温敏核不育株；
(6)利用耐低温的低温敏核不育株的再生分蘖穗进行日均温度为28℃～29℃的条件下进行第四次控温处理，筛选花粉可育率为0的不育株，再利用该花粉可育率为0的不育株的再生分蘖穗进行日均温为32℃～33℃的条件下进行第五次控温处理，筛选结实率60％以上的不育株，即为耐高低温的不育临界温度高的水稻低温敏核不育系，以避免不育系用于杂交制种期间因自然低温诱导不育系低温生理伤害导致杂交制种失败的风险。
上述的选育方法，优选的，水稻低温敏核不育系为Go543S等。
优选的，耐高温的水稻品种为广陆矮4号等。
优选的，耐低温的水稻品种为稻花香等。
优选的，第一次控温处理的时长为15天，第二次控温处理的时长为15天，第三次控温处理的时长为7天，所述第四次控温处理的时长为15天，第五次控温处理的时长为15天。
优选的，割穗处理后留稻杆29～31cm，更优选30cm。
基于一个总的发明构思，本发明还提供一种上述选育方法选育得到的耐高低温的不育临界温度高的水稻低温敏核不育系在繁殖不育系种子中的应用，利用耐高低温的高不育临界温度的低温敏核不育系在日均温32℃～33℃条件下繁殖不育系种子，不育系种子的繁殖产量高。
基于一个总的发明构思，本发明还提供一种上述选育方法选育得到的耐高低温的不育临界温度高的水稻低温敏核不育系在杂交制种中的应用，利用耐高低温的高不育临界温度的低温敏核不育系在日均温20℃～28℃条件下与其他父本进行杂交制种，不育系自交结实的风险为0，杂交制种的安全性高。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明的选育方法，操作简单，成本低，成功选育得到了花粉不育临界温度高、耐高低温的水稻低温敏核不育系，克服了目前光温敏核不育系育性不稳定导致杂交制种风险大，对低温敏感、必须在高温条件下杂交制种导致制种产量低，解决了三系法配组不自由的问题，使水稻资源利用率可提高到95％以上。
2、本发明的选育方法选育得到的水稻低温敏核不育系，其花粉不育临界温度高于28℃，17℃～20℃下异交结实率高，杂交制种安全，杂交种子质量高，可降低杂交制种成本，提高制种效益，降低杂交种子销售价格，促进杂交水稻安全、持续发展；且不育系耐高温能力强，在32℃～33℃高温下自交结实率高，不育系种子的繁殖产量高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的选育方法的操作流程示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1：
一种耐高低温的不育临界温度高的水稻低温敏核不育系的选育方法，如图1所示，包括如下步骤：
(1)利用水稻Go543S(低温敏核不育系)与广陆矮4号(耐高温的水稻品种)杂交获得F1代杂交种子，种植F1代并收获自交所结的种子F2代，在种植的F2代群体中筛选花粉可育率为0的不育株；
(2)在步骤(1)筛选后得到的不育株的花粉母细胞减数分裂期，在日均温度为28℃～29℃(淹没幼穗的水温)的条件下进行第一次控温处理15天，淘汰出现可育花粉的不育株，花粉可育率为0的不育株即为花粉不育临界温度高的低温敏核不育株；
(3)将花粉不育临界温度高的低温敏核不育株进行割穗处理，留稻杆30cm左右，当再生分蘖穗进入花粉发育期时在日均温度为32℃～33℃的条件下进行第二次控温处理至开花结束(约15天)，筛选自交结实率60％以上的不育株，即为耐高温的低温敏核不育株；
(4)将耐高温的低温敏核不育株与稻花香(耐低温的水稻品种)杂交获得f1代杂交种子，种植f1代并收获自交所结的种子f2代，在种植的f2代群体中筛选不育株；
(5)在步骤(4)筛选后得到的不育株的始穗期，在日均温度为17℃～20℃的条件下进行第三次控温处理7天，然后筛选异交结实率35％以上的不育株，即为耐低温的低温敏核不育株；
(6)利用耐低温的低温敏核不育株的再生分蘖穗进行日均温度为28℃～29℃的条件下进行第四次控温处理15天，筛选花粉可育率为0的不育株，再利用该花粉可育率为0的不育株的再生分蘖穗进行日均温为32℃～33℃的条件下进行第五次控温处理15天，筛选结实率60％以上的不育株，即为耐高低温的不育临界温度高的水稻低温敏核不育株，在日均温32℃～33℃的条件下加代繁殖得到f3、f4、f5、f6代，即得到稳定的耐高低温的不育临界温度高的水稻低温敏核不育系。
将Go543S、广陆矮4号、稻花香以及本实施例选育得到的耐高低温的不育临界温度高的水稻低温敏核不育系分别在32℃～33℃、28℃～29℃、17℃～20℃的条件下检测其花粉育性和结实率，D-166-1和D-287-5均为本实施例选育得到的耐高低温的不育临界温度高的水稻低温敏核不育株，结果如表1所示。
表1耐高低温的不育临界温度高的水稻低温敏核不育系的花粉育性和结实率比较
实施例2：
一种实施例1选育得到的耐高低温的不育临界温度高的水稻低温敏核不育系在繁殖不育系种子中的应用，包括如下步骤：正常种植耐高低温的不育临界温度高的水稻低温敏核不育系，在其花粉发育期或开花期，在日均温32℃～33℃条件下进行自交结实，即得到耐高低温的不育临界温度高的水稻低温敏核不育系种子，自交结实率在60％以上，不育系种子的繁殖产量高。
实施例3：
一种实施例1选育得到的耐高低温的不育临界温度高的水稻低温敏核不育系在杂交制种中的应用，包括如下步骤：正常种植耐高低温的不育临界温度高的水稻低温敏核不育系，在其花粉发育期或开花期，在日均温20℃～28℃条件下与其他父本进行杂交制种，即得到杂交种子，不育系自交结实的风险为0，杂交制种的安全性高。
Claims (7)
1.一种耐高低温的不育临界温度高的水稻低温敏核不育系的选育方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）利用水稻低温敏核不育系与耐高温的水稻品种杂交获得F1代杂交种子，种植F1代并收获所结的自交种子F2代，在种植的F2代群体中筛选不育株；所述水稻低温敏核不育系为Go543S；
（2）在所述步骤（1）筛选后得到的不育株的花粉母细胞减数分裂期，在日均温度为28℃～29℃的条件下进行第一次控温处理，淘汰出现可育花粉的不育株，花粉可育率为0的不育株即为花粉不育临界温度高的低温敏核不育株；
（3）将所述花粉不育临界温度高的低温敏核不育株进行割穗处理，当再生分蘖穗进入花粉发育期时在日均温度为32℃～33℃的条件下进行第二次控温处理至开花结束，筛选自交结实率60%以上的不育株，即为耐高温的低温敏核不育株；
（4）将所述耐高温的低温敏核不育株与耐低温的水稻品种杂交获得F1 代杂交种子，种植F1 代并收获所结的自交种子F2 代，在种植的F2 代群体中筛选不育株；
（5）在所述步骤（4）筛选后得到的不育株的始穗期，在日均温度为17℃～20℃的条件下进行第三次控温处理，然后筛选异交结实率35%以上的不育株，即为耐低温的低温敏核不育株；
（6）利用所述耐低温的低温敏核不育株的再生分蘖穗进行日均温度为28℃～29℃的条件下进行第四次控温处理，筛选花粉可育率为0的不育株，再利用该花粉可育率为0的不育株的再生分蘖穗进行日均温为32℃～33℃的条件下进行第五次控温处理，筛选结实率60%以上的不育株，即为耐高低温的不育临界温度高的水稻低温敏核不育系。
2.根据权利要求1所述的选育方法，其特征在于，所述耐高温的水稻品种为广陆矮4号。
3.根据权利要求1所述的选育方法，其特征在于，所述耐低温的水稻品种为稻花香。
4.根据权利要求1所述的选育方法，其特征在于，所述第一次控温处理的时长为15天，所述第二次控温处理的时长为15天，所述第三次控温处理的时长为7天，所述第四次控温处理的时长为15天，第五次控温处理的时长为15天。
5.根据权利要求1所述的选育方法，其特征在于，所述割穗处理后留稻杆29～31cm。
6.一种如权利要求1-5中任一项所述选育方法选育得到的耐高低温的高不育临界温度的低温敏核不育系在杂交制种中的应用，其特征在于，利用所述耐高低温的高不育临界温度的低温敏核不育系在日均温32℃～33℃条件下繁殖不育系种子。
7.一种如权利要求1-5中任一项所述选育方法选育得到的耐高低温的高不育临界温度的低温敏核不育系在杂交制种中的应用，其特征在于，利用所述耐高低温的高不育临界温度的低温敏核不育系在日均温20℃～28℃条件下与其他父本进行杂交制种。
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