CN111837941A - 一种低镉含量稻米杂交品种的选育方法 - Google Patents

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蒋开锋
杨莉
秦俭
张涛
杨乾华
游书梅
曹应江
郑家奎
钟英
李庚觅
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    • A01H1/04—Processes of selection involving genotypic or phenotypic markers; Methods of using phenotypic markers for selection

Abstract

本发明公开了一种低镉含量稻米杂交品种的选育方法。该方法包括以下步骤：(1)将母本与父本杂交，获得杂交后代F1，然后于中度至重度镉污染环境中培育得到后代F2，并使其自交至少4代，筛选得到低镉含量的保持系B；(2)以不育系为母本，保持系B为父本进行杂交，获得杂交后代F1，然后用F1与父本保持系B连续回交6～10代，筛选获得不育系A；(3)然后以低镉含量恢复系R为父本，不育系A为母本进行杂交，筛选得到低镉含量的杂交品种。本申请结合传统的三系杂种优势利用技术，创制出稻米镉低积累的保持系、不育系、恢复系，培育的杂交稻品种综合了稻米镉低积累和高产优质等特性。

Description

一种低镉含量稻米杂交品种的选育方法
技术领域
本发明属于杂交技术领域，具体涉及一种低镉含量稻米杂交品种的选育方法。
背景技术
稻米是最重要的口粮，三系杂交籼稻的育成和大面积生产应用大幅提高了我国南方稻区水稻单产和总产，为保障我国乃至世界的粮食数量安全做出了巨大的贡献。镉被国际癌症研究机构归为第一类致癌物质，对人的身体具有巨大危害性，各国对主要农产品的镉含量都有严格的标准要求。农田镉污染严重影响水稻的安全生产。因此，亟需一种能够解决镉污染农田的水稻安全生产问题的选育方法。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种低镉含量稻米杂交品种的选育方法，以解决目前镉污染农田的水稻安全生产问题。本申请深入研究了三系杂交籼稻稻米镉含量的遗传效应，提出了以创制镉低积累不育系选育为关键的三系杂交稻品种技术路线。通过亲本和杂交种在不同镉污染程度的环境选择压下鉴定稻米镉含量，结合传统的系谱选择法，选择镉低积累种质资源与保持系和恢复系材料杂交，创制稻米镉低积累不育系、保持系、恢复系杂交种亲本材料；结合传统的三系杂种优势利用技术，将三系杂交籼稻的稻米镉低积累特性与传统的产量品质抗性相结合，成功育成了稻米镉低积累的三系杂交稻品种。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种低镉含量稻米杂交品种的选育方法，包括以下步骤：
(1)将母本与父本杂交，获得杂交后代F1，然后于中度至重度镉污染环境中培育得到后代F2，并使其自交至少4代，筛选得到低镉含量(镉含量低于0.2mg/kg)的保持系B；母本和父本中至少有一个为低镉含量的亲本；
(2)以不育系为母本，保持系B为父本进行杂交，获得杂交后代F1，然后用F1与父本保持系B连续回交6～10代，筛选获得不育系A；
(3)然后以低镉含量恢复系R为父本，不育系A为母本进行杂交，筛选得到低镉含量的杂交品种。
进一步地，中度至重度镉污染环境土壤中的镉含量为0.8～1.1mg/kg。
进一步地，步骤(1)中杂交为两亲本杂交，其母本为低镉含量的K42B；父本为K17B变异系。
进一步地，步骤(1)进行杂交时为多亲本复合杂交，杂交亲本中至少有一个是低镉含量的亲本，且至少有一个为保持系亲本；亲本为母本或父本。多亲本复合杂交中，杂交的亲本同样是只有母本和父本，但与两亲本杂交不同的是，两亲本杂交中，母本和父本均只有一个，而多亲本复合杂交中，母本和父本均为多个。
进一步地，不育系为籼稻不育系K17A。
进一步地，恢复系R可以通过在中度至重度镉污染环境中直接筛选得到；或是采用杂交培育得到。
进一步地，恢复系R的杂交培育过程为：
以稻米镉低含量的种质资源I为母本与三系恢复系资源II为父本杂交、杂交后代经自交6～10代后，选育出稻米镉低含量的恢复系R。
进一步地，杂交可以是两亲本杂交，也可以是多亲本复合杂交；杂交亲本中至少有一个是低镉含量亲本，另一个是三系恢复系亲本。
进一步地，步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)中的筛选标准为：以糙米镉低含量品质、异交习性、株叶型态、抗病耐逆性为标准进行筛选。
本发明的有益效果为：
本申请结合传统的三系杂种优势利用技术，运用了稻米镉低含量种质资源与综合性状优良的三系法亲本材料，并在适度镉污染环境选择压下开展亲本和杂交种选育，创制出稻米镉低积累的保持系、不育系、恢复系，培育的杂交稻品种综合了稻米镉低积累和高产优质等特性。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
实施例1
轻度、中度和重度镉污染筛选过程如下：
在轻度(0.5mg/kg、PH5.8)、中度(0.8mg/kg、PH6.0)和重度(1.1mg/kg、PH6.5)三个不同土壤总背景梯度田块下进行筛选，不同保持系、恢复系稻米Cd含量的顺序是一致的，且在中度、重度背景下材料间的差异更明显；而不同杂交种稻米Cd含量的顺序在轻度、中度背景下的顺序是一致，但在重度背景下会可能会出现相反的结果，如在轻度、中度背景下稻米Cd含量较低的泸优9803，在重度下稻米Cd含量反而比冈优99-14高(见表1)。因此稻米Cd低积累保持系、恢复系亲本材料在中度-重度背景下筛选具有良好效果，而杂交种适宜在轻度-中度背景下筛选才有良好效果。
表1保持系、恢复系亲本和杂交种在不同Cd土壤背景值筛选鉴定结果
Figure BDA0002625743230000041
实施例2
一种低镉含量稻米杂交品种泸优9803的选育方法，包括以下步骤：
(1)保持系选育。
以稻米镉含量较低的K42B为母本、K17B变异选系为父本杂交，杂交后代系谱法优选的自交19代株系在重度(1.1mg/kg、PH6.5)镉污染环境下种植，定选稻米镉低积累保持系株系2997B(后来田间技术鉴定命名为泸98B)。杂交后代优选以糙米镉低含量和异交习性、品质、株叶型态、抗病耐逆性等为选育标准。
(2)不育系选育。
以籼稻不育系K17A为母本、泸98B(自交4代优株)为父本杂交，杂交后代以泸98B(自交5代优株开始)为轮回亲本经连续回交14代，育成稻米镉低积累特性的不育系2998A(后来田间技术鉴定命名为泸98A)。以育性、配合力为选育标准。
泸98A在四川德阳春播，株高74cm左右，主茎叶片数14叶左右，分蘖力中等，株型较紧凑，叶片直立且夹角小，抗倒性好；叶色浓绿，叶鞘绿色，柱头、叶舌和叶耳白色，节间、颖尖杆黄色；谷粒长粒形，无芒，保持系泸98B谷粒千粒重26g，长宽比2.8。泸98A播始历期69-78天，平均74.5天，平均比珍汕97A长6天左右；播种至始穗有效积温730.9℃-814.2℃，平均为766.1℃；花药水浸状，花粉镜检败育彻底，典败花粉率100％，套袋自交结实率为0.00％，不育度100％。
(3)恢复系筛选。
在中度至重度镉污染环境下种植，四川省农业科学院水稻高粱研究所育成的三系恢复系泸恢H103，表现稻米镉含量较低。
(4)品种选育。
以泸98A为母本，泸恢H103为父本，组配成三系杂交种泸优9803，在中度(0.8mg/kg、PH6.0)镉污染和多生态环境下鉴定筛选，表现稻米镉含量较低、产量优势强、抗倒伏、耐高温、抗稻瘟病等优良特性，推荐参加国家区试，2011年通过国家审定(国审稻2011013)，育成稻米镉含量低的三系杂交稻品种泸优9803。
实施例3品种检测
泸优9803参加长江中下游一季中稻国家区试，2008-2009两年试验平均亩产586.3kg，比对照Ⅱ优838增产4.0％，2010年生产试验平均亩产568.5千克，比对照Ⅱ优838增产5.7％。在长江中下游作种植，全生育期平均134.4天，株高126.7厘米，穗长25.3厘米，每亩有效穗数15.4万穗，每穗总粒数171.9粒，结实率82.6％，千粒重29.2克。株型适中，长势繁茂，节间、颖尖黄色，柱头白色，熟期转色好。稻瘟病综合指数4.6级，穗瘟损失率最高级7级；抽穗期耐热性7级。整精米率62.6％，长宽比2.9，垩白粒率60％，垩白度12.0％，胶稠度48毫米，直链淀粉含量22.4％。
泸优9803于2016年被湖南省农业委员会推荐为重金属污染地修复及农作物种植结构调整试点区应急性镉低积累水稻品种，2020年湖南省农业农村厅列为应用于中轻度镉污染区低镉积累水稻品种专家推荐目录。

Claims (9)

1.一种低镉含量稻米杂交品种的选育方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将母本与父本杂交，获得杂交后代F1，然后于中度至重度镉污染环境中培育得到后代F2，并使其自交至少4代，筛选得到镉含量小于0.2mg/kg的保持系B；
所述母本和父本中至少有一个为镉含量小于0.2mg/kg的亲本；
(2)以不育系为母本，保持系B为父本进行杂交，获得杂交后代F1，然后使F1与父本保持系B连续回交6～10代，筛选获得不育系A；
(3)然后以镉含量小于0.2mg/kg的恢复系R为父本，不育系A为母本进行杂交，筛选得到低镉含量的杂交品种。
2.根据权利要求1所述的低镉含量稻米杂交品种的选育方法，其特征在于，所述中度至重度镉污染环境土壤中的镉含量为0.8～1.1mg/kg。
3.根据权利要求1所述的低镉含量稻米杂交品种的选育方法，其特征在于，所述步骤(1)中杂交为两亲本杂交，其母本为低镉含量的K42B；所述父本为K17B变异系。
4.根据权利要求1所述的低镉含量稻米杂交品种的选育方法，其特征在于，所述步骤(1)进行杂交时为多亲本复合杂交，杂交亲本中至少有一个是低镉含量的亲本，且至少有一个为保持系亲本；所述亲本为母本或父本。
5.根据权利要求1所述的低镉含量稻米杂交品种的选育方法，其特征在于，所述不育系为籼稻不育系K17A。
6.根据权利要求1所述的低镉含量稻米杂交品种的选育方法，其特征在于，所述恢复系R可以通过在中度至重度镉污染环境中直接筛选得到；或是采用杂交培育得到。
7.根据权利要求6所述的低镉含量稻米杂交品种的选育方法，其特征在于，所述恢复系R的杂交培育过程为：
以稻米镉低含量的种质资源I为母本与三系恢复系资源II为父本杂交、杂交后代经自交6～10代后，选育出稻米镉低含量的恢复系R。
8.根据权利要求7所述的低镉含量稻米杂交品种的选育方法，其特征在于，所述杂交可以是两亲本杂交，也可以是多亲本复合杂交；所述杂交亲本中至少有一个是低镉含量亲本，另一个是三系恢复系亲本。
9.根据权利要求1述的低镉含量稻米杂交品种的选育方法，其特征在于，所述步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)中的筛选标准为：以糙米镉低含量品质、异交习性、株叶型态、抗病耐逆性为标准进行筛选。
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