CN112021107B - 水稻两系光温敏雄性核不育系核心种子的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了水稻两系光温敏雄性核不育系核心种子的生产方法。该生产方法包括播种提前、偏稀移栽、植株选用、冷水处理、植株修整、育性检测、割蔸移栽、加代扩繁等8个步骤。本发明选取了发育进程相对一致的不育系植株，利用23.5℃±0.1℃冷水处理6天后，选择达孕穗6期末“叶枕平”状态的茎穗用于育性镜检，较大群体操作，并控制淘汰率，防止“漂变”的同时保证种性不变；利用割蔸再生结实和海南冬季繁殖生产，加上有效的隔离手段，可以利用一年异地的两个种植季快速获得足够量的水稻两系光温敏雄性核不育系核心种子。

Description

水稻两系光温敏雄性核不育系核心种子的生产方法

技术领域

本发明涉及一种水稻两系光温敏雄性核不育系核心种子的生产方法。

背景技术

两系杂交水稻比之于三系杂交水稻，具有配组自由、程序简练等优点，更为容易地结合优良性状选育水稻新品种，两系杂交水稻已经成为杂交水稻生产的主流，并在水稻生产中占有非常重要的地位。两系杂交水稻的大面积推广得益于水稻两系光温敏雄性核不育系的成功应用，水稻两系光温敏雄性核不育系长日高温的环境下雄性不育，用于异交制种，短日低温环境下雄性可育，用于繁殖不育系本身。

现在广泛应用的水稻两系不育系都是光温互作类型的，也就是日长因子和环境温度因子协作控制不育系的育性表达，对于广泛应用的籼稻两系不育系，环境温度因子是控制水稻两系光温敏雄性核不育系的育性表达的主导因子。在自然光照条件下，低于一定的温度不育系开始表现可育，高于这个温度表现不育，这个温度值被称为育性转换起点温度。较高的育性转换起点温度会使得杂交稻种子生产失败，不能应用；较低的育性转换起点温度，繁殖系数低，难以生产足量的不育系种子。

水稻两系光温敏雄性核不育系的不育特性是由1～2个主效基因决定的，然而育性转换起点温度高低的遗传是由微效多基因也就是不育系本身的遗传背景决定的。在不育系种子自身繁殖的实际工作中，由于不育系群体本身遗传上不完全纯合，以及微效多基因的机制，水稻不育系的育性转换起点温度在世代传递过程中会产生变化，其中育性转换起点温度偏高的植株繁殖系数也偏高，多个世代之后水稻不育系的起点温度会升高，失去生产价值，这个现象就是两系不育系育性转换起点温度的“漂变”。

为了避免“漂变”并保持不育系种性，必须要采用有别于其他水稻种子的繁殖生产模式，其生产模式的核心是生产水稻两系光温敏雄性核不育系的“核心种子”，本发明就是建立了水稻两系光温敏雄性核不育系“核心种子”简便生产技术模式。

生产“核心种子”的关键是低温处理以淘汰起点温度升高“漂变”的植株的方式。有的利用高海拔或者其他自然低温，然而低温的时机和强度都不可控，不能标准化；有的利用人工气候箱的低温环境，然而人工气候箱工作容量有限，箱内气温不均衡，也不能标准化；有的利用不育系植株“三层穗”，前期穗(第一层穗)通过性状选定代表植株，中期穗(第二层穗)育性检测，后期穗(第三层穗)用于繁殖不育系种子，对栽培条件的要求高，而且可操作性很弱，不适用。

生产不育系核心种子要求保持不育系的种性不变，特别是与恢复系的配组特性不能改变。之前通过对中选不育系植株分蔸测交，观测杂种后代的表现来保证配组特性的不变化，操作繁琐，费时费力，难以应用。本发明基于群体遗传学基本原理，用较大不育系群体处理并控制淘汰比率的方式，将变异的种质比率压得很低，保证不育系扩繁后的种质尤其是其配组特性保持不变。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种水稻两系光温敏雄性核不育系核心种子的生产方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案包括以下步骤：水稻两系光温敏雄性核不育系核心种子的生产方法，包括以下步骤：

(1)播期提前：比不育系正常播种日期早19～21天，以期比正常播种期播种的不育系提前13～17天抽穗；

(2)偏稀移栽：移栽密度为每667平方米9000株～12000株，施用分蘖肥，每个不育系移栽群体为150株～200株；

(3)植株选用：选择发育最快的茎穗处于穗分化的6期末的植株用于冷水处理，取样数量不少于70株，且于当天完成取样，取样后立即进行冷水处理；

(4)冷水处理：采用23.5℃±0.1℃的冷水浸泡处理6天，要求处理的水面要淹没孕穗，并有部分叶片露出水面；

(5)植株修整：不育系植株冷水处理结束后，立即从水中取出修整；每植株留下正处于穗分化的6期末的茎穗，其余的茎穗剪去，留桩5～8厘米；若找不到处于穗分化的6期末的茎穗，则将所有的茎穗剪除，作弃置处理；

(6)育性检测：待修整后保留的茎穗抽穗后，取花粉，用2％的碘-碘化钾溶液染色镜检，淘汰可染花粉较多的植株，为了避免水稻不育系的其他特性的遗传漂移，淘汰率不超过30％，只镜检不套袋自交；

(7)割蔸移栽：在确保当地不育系能够再生产种的情况下，将不育系植株集中割蔸移栽大田，留桩5～8厘米，不同的不育系品种之间需要拉幕布隔离花粉，同品种不育系植株间无需隔离，种子成熟后，分植株采收；

(8)加代扩繁：当年收获的不育系割蔸再生植株的种子，安排当年的海南南繁田块扩繁，将入选的植株种子分株系种植，每株系移栽40～60苗，水稻不育系的品种间需要拉幕布隔离花粉，同品种株系间无需隔离，及时刈除表现不一致的株系，同不育系品种的入选株系的种子混收，此即为水稻两系光温敏雄性核不育系的“核心种子”。

作为优选，在步骤(3)中，不育系植株当天取样80～100株。

作为优选，在步骤(3)中，处于穗分化的6期末的茎穗的外在形态指标就是剑叶和倒二叶的叶枕靠在一起，俗称“叶枕平”。

感受环境温度启动不育的器官是孕穗，其敏感期是花粉母细胞形成期到减数分裂期，也就是穗分化的5期和6期，冷水处理6天后达穗分化6期末“叶枕平”的茎穗，在冷水处理的期间处在水稻花粉母细胞的形成和减数分裂的时期，留此茎穗用于检测花粉育性，直接有效。

水稻光温敏核不育系的育性转换的敏感时期处在7月中旬到8月上旬，其间连续5天以上日均温达23.5℃以下的几率很小；依据合肥市(北纬31°49′21.30″，是两系杂交稻种子生产最北的位置)的1989年至2019年共31年的气象资料统计，7月中旬至8月上旬，日均温连续5天低于24℃仅1次，没有超过连续3天日均温低于23℃。因此，本发明采用23.5℃作为水稻两系不育系的“核心种子”生产的处理温度足可以保证不育系种子在杂交制种生产的安全。与不育系安全制种同样重要的是不育系的自身繁殖能力，如果采用过低温度用于处理，入选植株在短日低温条件下自身繁殖能力下降，对生产不利，再者，过低的处理温度会增强选择压力，有促使不育系种性漂移的风险。

本发明的有益效果是：

选取了发育进程相对一致的不育系植株，进行23.5℃恒温冷水处理6天后，选择达6期末“叶枕平”状态的茎穗用于育性镜检，较大群体操作，并控制淘汰率，防止育性转换起点温度的“漂变”的同时保证种性不变。在一定群体的保证下，利用割蔸再生结实和海南冬季繁殖生产，加上有效的隔离手段，可以利用一年的两个种植季快速获得足够量的不育系核心种子。

具体实施方式

本实施例是一种水稻两系光温敏雄性核不育系核心种子的生产方法，包括以下具体步骤：

(1)播期提前：比不育系正常播种日期早19～21天，以期比在正常播种期播种的不育系提前14～16天抽穗。

(2)偏稀移栽：选择肥力偏高田块移栽，移栽密度为每667平方米9000株～12000株，施用分蘖肥，每个不育系移栽群体为150株～200株。

(3)植株选用：以观察到植株发育最快的茎穗处于穗分化的6期末的当天为取样日，取样数量80～100株，且于取样日当天完成取样，取样后立即进行冷水处理。处于穗分化6期末的茎穗，其外在形态的表现就是剑叶和倒二叶的叶枕靠在一起，俗称“叶枕平”。

(4)冷水处理：利用配备智能控温系统的冷水池，对所选用的植株用温度为23.5℃±0.1℃的冷水处理6天，要求处理的水面要淹没孕穗，并有部分叶片露出水面；本实施例采用智能控温系统的冷水池，处理不育系的冷水池温度误差能够控制在0.1℃以内，完全可以达到不育系低温处理的要求，还可以批量生产，实现水稻两系不育系的大群体处理，是本发明的设施基础。

(5)植株修整：不育系植株冷水处理结束后，立即从水中取出修整；每植株留下正处在穗分化6期末的茎穗，其余的茎穗剪去，留桩5～8厘米；若找不到处在穗分化6期末茎穗，则将所有的茎穗剪除，作弃置处理。

(6)育性检测：待经修整后保留的茎穗抽穗后，取花粉，用2％的碘-碘化钾溶液染色镜检，淘汰可染花粉较多的植株，为了避免水稻不育系的其他特性的遗传漂移，淘汰率不超过30％，只镜检不套袋自交。

(7)割蔸移栽：在确保当地不育系能够再生产种的情况下，将不育系植株集中割蔸移栽大田，留桩5～8厘米，不同的不育系品种之间需要拉幕布隔离花粉，同品种不育系植株间无需隔离，种子成熟后，分植株采收。

(8)加代扩繁：当年收获的不育系割蔸再生植株的种子，安排当年的海南南繁田块扩繁，将入选的植株种子分株系种植，每株系移栽40～60苗，水稻不育系的品种间需要拉幕布隔离花粉，同品种株系间无需隔离，及时刈除表现不一致的株系，同不育系品种的入选株系的种子混收，此即为水稻两系光温敏雄性核不育系的“核心种子”。

本实施例具有以下技术特点：

1、播期提前。为整个工作留有充裕的时间，完成冷水处理、镜检、选株和割蔸再生等任务，保证当年收到不育系割蔸再生的植株种子提供海南扩繁。

2、偏稀高肥栽培。使得植株具有更多的茎穗，以便水稻两系不育系的处理选株和留穗镜检。

3、选用植株标准。选择发育最快的茎穗处于穗分化的6期末的植株用于冷水处理，目的是经过冷水处理后能充分保证找到处于穗分化6期末的茎穗；同一天大群体地选用相同标准的植株用于冷水处理，也是保证处理不育系植株的种性有着较高的一致性。

4、处理6天。水稻的穗分化的5期和6期，是水稻花粉母细胞的形成和减数分裂的时期，也是水稻两系光温敏雄性核不育系感受温度育性转换的时期。恒温23.5℃冷水处理6天后处于穗分化6期末的茎穗，在冷水处理期间处在水稻花粉母细胞的形成和减数分裂的时期，待其抽穗后镜检花粉，直接有效。

5、简化程序。整个过程不分蔸、不测交、不套袋，通过扩大处理群体降低淘汰率来避免水稻不育系的其它性状遗传漂移，保证种性不变。

6、快速有效。一年两个种植世代即可获得水稻两系光温敏雄性核不育系的核心种子。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (1)

1.水稻两系光温敏雄性核不育系核心种子的生产方法，包括以下步骤：

(1)播期提前：比不育系正常播种日期早19～21天，以期比正常播种期播种的不育系提前13～17天抽穗；

(2)偏稀移栽：移栽密度为每667平方米9000株～12000株，施用分蘖肥，每不育系移栽群体为150株～200株；

(3)植株选用：选择发育最快的茎穗处于穗分化的6期末的植株用于冷水处理，取样数量为80～100株，且于当天完成取样，取样后立即进行冷水处理；所述处于穗分化的6期末的茎穗的外在形态指标就是剑叶和倒二叶的叶枕靠在一起，俗称“叶枕平”；

(4)冷水处理：采用23.5℃±0.1℃的冷水浸泡处理6天，要求处理的水面要淹没孕穗，并有部分叶片露出水面；

(5)植株修整：不育系植株冷水处理结束后，立即从水中取出修整；每植株留下正处于穗分化的6期末的茎穗，其余的茎穗剪去，留桩5～8厘米；若找不到处于穗分化的6期末的茎穗，则将所有的茎穗剪除，作弃置处理；

(6)育性检测：待修整后保留的茎穗抽穗后，取花粉，用2％的碘-碘化钾溶液染色镜检，淘汰可染花粉较多的植株，为了避免水稻不育系的其他特性的遗传漂移，淘汰率不超过30％，只镜检不套袋自交；

(7)割蔸移栽：在确保当地不育系能够再生产种的情况下，将不育系植株集中割蔸移栽大田，留桩5～8厘米，不同的不育系品种之间需要拉幕布隔离花粉，同品种不育系植株间无需隔离，种子成熟后，分植株采收；

(8)加代扩繁：当年收获的不育系割蔸再生植株的种子，安排当年的海南南繁田块扩繁，将入选的植株种子分株系种植，每株系移栽40～60苗，水稻不育系的品种间需要拉幕布隔离花粉，同品种株系间无需隔离，及时刈除表现不一致的株系，同不育系品种的入选株系的种子混收，此即为水稻两系光温敏雄性核不育系的“核心种子”。