CN112753566A - 一种杂交水稻的种子生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及农作物育种及制种领域，具体涉及一种杂交水稻的种子生产方法。选择成熟谷粒极易落粒的恢复系和成熟谷粒难落粒的不育系作为父母本混合种植进行制种，待成熟谷粒极易落粒的恢复系和成熟谷粒难落粒的不育系种子成熟后，在成熟谷粒极易落粒的恢复系落粒后，对成熟谷粒难落粒的不育系种子进行收割，保留成熟谷粒难落粒的不育系种子。本发明采用的恢复系具有极易落粒性状，制种收获时已落入田中，与现有技术相比，无需机械分选、色选、喷施除草剂，减少二次成本的投入，节约制种成本；本发明采用的恢复系具有极易落粒性状，如果在早稻生长季制种，掉入田中的恢复系种子可以直接田间发芽作为晚稻种植，提高收益率。

Description

一种杂交水稻的种子生产方法
技术领域
本发明涉及农作物育种及制种领域，具体地说，涉及一种杂交水稻的种子生产方法。
背景技术
我国的杂交水稻研究从三系法到两系法、再到超级杂交稻的推广应用，一直处于国际领先地位。特别是近年来超级杂交稻育种取得了一系列国际领先成果，尤以长江中下游一季中籼超级杂交稻最为硕果累累，2000、2004、2011和2014年先后完成了700kg、800kg、900kg和1000kg的第一、二、三、四期超级稻育种目标。超级稻新品种在生产上迅速大面积推广带动了全国水稻单产和效益显著提高，2015年全国水稻平均产量比1996年超级稻立项时的产量高出11％，为保障国家粮食安全提供了坚实的科技支撑(程式华，2016)。然而，尽管杂交水稻育种取得巨大成就，杂交水稻种植面积不断下降的趋势却未得到扭转。
杂交水稻种植面积下降的首要原因就是因为杂交水稻种子生产成本较高。当前水稻生产由于劳动力价格的上涨，直播等轻简栽培方式快速发展，其对用种量的需求大幅增加。而杂交水稻种子相对常规稻种子生产程序多、用工量大、价格较高，在用种量大的时候，其增产优势不足以弥补种子成本。研究适于混播混种和机械化统一收割的杂交稻品种选育和种子安全高效技术，对降低杂交稻种子生产成本、提升杂交水稻种植面积、保障国家粮食安全都具有积极意义。
近年来，在研究适于机械化操作的杂交稻种子生产技术方面有不少报道和专利申请。一类方法是恢复系、不育系大厢种植，利用飞机赶粉，杂交种子与恢复系种子可以分开收获。此种方法在美国得到大面积利用，在降低种子成本上成效显著。然而，我国耕地条件没有美国条件那么优越，限制了该技术的应用。另一类方法是利用父母本粒型的差异，在混播、混种、混收后从而通过机械分选技术实现杂交种和父本的分离的技术；利用父母本颖壳颜色差异，在混播、混种、混收后从而通过色选机分选技术实现杂交种和父本的分离的技术；利用父母本对除草剂抗性的差异，在混播、混种并在花期授粉后，利用喷施除草剂杀死父本，实现机械化收割的技术。上述技术能一定程度上实现机械化制种，但也存在诸如需要机械分选的二次成本、筛选不净、除草剂难以杀死所有恢复系等问题。
发明内容
本发明为了克服现有技术的不足，本发明提供一种利用恢复系和不育系落粒性状差异进行杂交水稻种子安全高效生产的方法。
为解决本发明技术问题，采用如下技术方案：
一种杂交水稻的育种方法，所述育种方法为：选择成熟谷粒极易落粒的恢复系为父本和成熟谷粒难落粒的不育系为母本混合种植进行制种，待成熟谷粒极易落粒的恢复系和成熟谷粒难落粒的不育系种子成熟后，在成熟谷粒极易落粒的恢复系落粒后，收集并保存成熟谷粒难落粒的不育系种子。
优选地，谷粒极易落粒的恢复系和成熟谷粒难落粒的不育系的生育期相差0-15天。
优选地，谷粒极易落粒的恢复系和成熟谷粒难落粒的不育系的生育期相差0-7天。
优选地，所述成熟谷粒极易落粒的恢复系和成熟谷粒难落粒的不育系采用人工选育得到。
优选地，所述成熟谷粒极易落粒的恢复系的育种方法为：通过遗传改良方法将成熟谷粒极易落粒性状导入到恢复系中；成熟谷粒难落粒的不育系的育种方法为：通过遗传改良方法将成熟谷粒难落粒性状导入不育系中。
优选地，所述遗传改良方法为杂交、回交、诱变或基因组编辑中的一种或多种方式。
优选地，所述混合种植为混合插秧、混合直播以及混合抛秧中的一种方式。
优选地，所述成熟谷粒极易落粒的恢复系落粒的方法为：采用自然或人工力量迫使水稻谷粒落粒。
优选地，所述自然力量为：自然风力或无人机旋翼风力；所述人工力量为人工拖绳或人工敲打。
本发明与现有技术相比，有益效果为：
(1)本发明采用的恢复系的成熟种子具有极易落粒性状，制种收获时已落入田中，不育系成熟种子难落粒，能轻易分开二者的种子，无需机械分选、色选、喷施除草剂，减少二次成本的投入，节约制种成本；
(2)本发明采用的恢复系的成熟种子具有极易落粒性状，如果在早稻生长季制种，掉入田中的恢复系种子可以直接田间发芽作为晚稻种植，提高收益率。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
实施例1
一种杂交水稻的种子生产方法，包含以下3个步骤：
(1)成熟谷粒易落粒的恢复系的选育
以恢复系明恢63号为轮回亲本，与成熟谷粒易落粒品种Kasalath品种杂交并回交3代后，选育成熟谷粒易落粒性的恢复系“成熟谷粒极易落粒明恢63号”；
(2)成熟谷粒难落粒的不育系的选育
以保持系II-32B为轮回亲本，与成熟谷粒不易落粒品种日本晴杂交并回交4代后，选育出成熟谷粒不易落粒的保持系A；
以成熟谷粒不易落粒的保持系A为轮回父本，与同型三系不育系II-32A进行杂交(姊妹交)，选育成熟谷粒不易落粒的不育系B；
(3)成熟谷粒难落粒的不育系和成熟谷粒易落粒的恢复系混合种植育种
以成熟谷粒不易落粒的不育系B为母本与父本恢复系“成熟谷粒极易落粒明恢63号”，其中不育系和恢复系的生育期相差0天；按照1:4比例，以混合插秧混合种植，管理条件按照水稻常规方式进行，待成熟谷粒不易落粒的不育系B和“成熟谷粒极易落粒明恢63号”的恢复系种子成熟后，采用自然力量使“成熟谷粒极易落粒明恢63号”的恢复系种子进行稻谷落粒处理，其中，自然力量为自然风力；最后对不育系种子进行收集并保存。
实施例2
一种杂交水稻的种子生产方法，包含以下3个步骤：
(1)成熟谷粒易落粒的恢复系的选育
使用诱变或基因编辑手段将恢复系明恢63号中的水稻落粒性基因qSH1的开放阅读框上游12kb的位置产生一个碱基改变后，选育成熟谷粒易落粒性的恢复系“成熟谷粒极易落粒明恢63号”；
(2)成熟谷粒难落粒的不育系的选育
使用诱变或基因编辑手段将三系不育系II-32A的水稻落粒性基因qSH1的开放阅读框上游12kb的位置产生一个碱基改变后，选育成熟谷粒不易落粒的不育系B；
(3)成熟谷粒难落粒的不育系和成熟谷粒易落粒的恢复系混合种植育种
以成熟谷粒不易落粒的不育系B为母本与父本恢复系“成熟谷粒极易落粒明恢63号”，其中不育系和恢复系的生育期相差7天；按照1:3比例，以混合直播进行混合种植，管理条件按照水稻常规方式进行，待成熟谷粒不易落粒的不育系B和“成熟谷粒极易落粒明恢63号”的恢复系种子成熟后，采用人工力量使“成熟谷粒极易落粒明恢63号”的恢复系种子进行稻谷落粒处理，其中人工力量为人工拖绳；最后对不育系种子进行收集并保存。
实施例3
一种杂交水稻的种子生产方法，包含以下3个步骤：
(1)成熟谷粒易落粒的恢复系的选育
以恢复系明恢63号为轮回亲本，与成熟谷粒易落粒品种Kasalath品种杂交并回交3代后，选育成熟谷粒易落粒性的恢复系“成熟谷粒极易落粒明恢63号”。
(2)成熟谷粒难落粒的不育系的选育
以保持系II-32B为轮回亲本，与成熟谷粒不易落粒品种日本晴杂交并回交4代后，选育出成熟谷粒不易落粒的保持系A；
以成熟谷粒不易落粒的保持系A为轮回父本，与同型三系不育系II-32A进行杂交(姊妹交)，选育成熟谷粒不易落粒的不育系B；
(3)成熟谷粒难落粒的不育系和成熟谷粒易落粒的恢复系混合种植育种
以成熟谷粒不易落粒的不育系B为母本与父本恢复系“成熟谷粒极易落粒明恢63号”，其中不育系和恢复系的生育期相差15天；按照1:3比例，以混合抛秧进行混合种植，管理条件按照水稻常规方式进行，待成熟谷粒不易落粒的不育系B和“成熟谷粒极易落粒明恢63号”的恢复系种子成熟后，采用自然力量使“成熟谷粒极易落粒明恢63号”的恢复系种子进行稻谷落粒处理，其中，自然力量为无人机旋翼风力；最后对不育系种子进行收集并保存。
实施例4
一种杂交水稻的种子生产方法，包含以下3个步骤：
(1)成熟谷粒易落粒的恢复系的选育
以恢复系明恢63号为轮回亲本，与成熟谷粒易落粒品种Kasalath品种杂交并回交3代后，选育成熟谷粒易落粒性的恢复系“成熟谷粒极易落粒明恢63号”；
(2)成熟谷粒难落粒的不育系的选育
以保持系II-32B为轮回亲本，与成熟谷粒不易落粒品种日本晴杂交并回交4代后，选育出成熟谷粒不易落粒的保持系A；
以成熟谷粒不易落粒的保持系A为轮回父本，与同型三系不育系II-32A进行杂交(姊妹交)，选育成熟谷粒不易落粒的不育系B；
(3)成熟谷粒难落粒的不育系和成熟谷粒易落粒的恢复系混合种植育种
以成熟谷粒不易落粒的不育系B为母本与父本恢复系“成熟谷粒极易落粒明恢63号”，其中不育系和恢复系的生育期相差0天；按照1:4比例，以混合插秧混合种植，管理条件按照水稻常规方式进行，待成熟谷粒不易落粒的不育系B和“成熟谷粒极易落粒明恢63号”的恢复系种子成熟后，采用人工力量使“成熟谷粒极易落粒明恢63号”的恢复系种子进行稻谷落粒处理，其中，人工力量为人工敲打；最后对不育系种子进行收集并保存。
对比例1杂交水稻常规方法育种。
在实施例1-4和对比例1中不育系母本和恢复系父本稻穗成熟后，随机抽取不育系母本和恢复系父本中各20株单穗进行落粒性测试；落粒率的测定方法为：将成熟的稻穗于2m高处自由落下，统计脱落粒数和未脱落粒数，空壳不计数，落粒率＝(即落粒数/总粒数)×100％。
据落粒率的大小将水稻的落粒性分为3个等级：低(落粒率<30％)、中(30％≤落粒率≤75％)、高(落粒率>75％)，结果如表1所示：
表1实施例1-4和对比例1中不育系和恢复系的单穗的落粒性情况统计
Figure BDA0002886150350000051
结果表明，将成熟谷粒难落粒的不育系和成熟谷粒易落粒的恢复系混合种植后，实施例1-4中不育系的落粒率分别为10％、8％、11％和11％，对比例中不育系的落粒率为20％；实施例1-4中恢复系的落粒率96％、98％、97％和96％，对比例中恢复系的落粒率为25％。在实施例1-4中不育系和恢复系的成熟谷粒落粒性存在巨大差异，利用这种成熟谷粒落粒性的巨大差异将不育系和恢复系的种子分开，减少恢复系种子混入不育系种子中。
本发明采用将成熟谷粒不易落粒的不育系和成熟谷粒易落粒的恢复系混合种植，在二者种子成熟后，对恢复系进行落粒处理，得到不育系种子，相比现有技术有以下2个有益效果：
(1)本发明采用的恢复系的成熟种子具有极易落粒性状，制种收获时已落入田中，不育系成熟种子难落粒，能轻易分开二者的种子，无需机械分选、色选、喷施除草剂，减少二次成本的投入，节约制种成本；
(2)本发明采用的恢复系的成熟种子具有极易落粒性状，如果在早稻生长季制种，掉入田中的恢复系种子可以直接田间发芽作为晚稻种植，提高收益率。

Claims (9)

1.一种杂交水稻的种子生产方法，其特征在于，所述育种方法为：选择成熟谷粒极易落粒的恢复系为父本和成熟谷粒难落粒的不育系为母本混合种植进行制种，待成熟谷粒极易落粒的恢复系和成熟谷粒难落粒的不育系种子成熟后，在成熟谷粒极易落粒的恢复系落粒后，收集并保存成熟谷粒难落粒的不育系种子。
2.根据权利1所述的种子生产方法，其特征在于，所述成熟谷粒极易落粒的恢复系和成熟谷粒难落粒的不育系的生育期相差0-15天。
3.根据权利2所述的种子生产方法，其特征在于，所述成熟谷粒极易落粒的恢复系和成熟谷粒难落粒的不育系的生育期相差0-7天。
4.根据权利1所述的种子生产方法，其特征在于，所述成熟谷粒极易落粒的恢复系和成熟谷粒难落粒的不育系采用人工选育得到。
5.根据权利1所述的种子生产方法，其特征在于，所述成熟谷粒极易落粒的恢复系的育种方法为：通过遗传改良方法将成熟谷粒极易落粒性状导入到恢复系中；成熟谷粒难落粒的不育系的育种方法为：通过遗传改良方法将成熟谷粒难落粒性状导入不育系中。
6.根据权利5所述的种子生产方法，其特征在于，所述遗传改良方法为杂交、回交、诱变或基因组编辑中一种或多种方式。
7.根据权利1所述的种子生产方法，其特征在于，所述混合种植为混合插秧、混合直播以及混合抛秧中的一种方式。
8.根据权利1所述的种子生产方法，其特征在于，所述成熟谷粒极易落粒的恢复系落粒的方法为：采用自然或人工力量迫使水稻谷粒落粒。
9.根据权利8所述的种子生产方法，其特征在于，所述自然力量为：自然风力或无人机旋翼风力；所述人工力量为人工拖绳或人工敲打。
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