CN113875579B - 一种抗稻瘟软香粳型水稻的育种方法 - Google Patents
一种抗稻瘟软香粳型水稻的育种方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种抗稻瘟软香粳型水稻的育种方法，该育种方法选择抗稻瘟病、产量高的粳稻材料为亲本A，选择抗稻瘟病早熟的粳稻材料为亲本B，选择直链淀粉含量较低、有香味且不抗稻瘟病的材料为亲本C。与现有技术相比，本发明将抗稻瘟病的水稻品种与不抗稻瘟病的软米品种杂交组配，通过两次杂交和多次自交，聚合和稳定亲本的优良性能，利用分子标记辅助育种技术筛选同时携带有抗稻瘟病基因、软米基因、香味基因，以及并兼顾熟期和产量的植株，快速精确改良现有的粳型水稻品种，获得所需的抗稻瘟软香粳型水稻品种，该水稻品种抗病性强、米质较优、农艺性状优良，且丰产性较好。
Description
技术领域
本发明涉及水稻育种领域，尤其涉及一种抗稻瘟软香粳型水稻的育种方法。
背景技术
选育优质、抗病、高产水稻品种是现代水稻育种的主要目标，在水稻诸多性状中，抗稻瘟病、优良食味以及香味特性一直是水稻育种专家关注的热点。稻瘟病是影响水稻高产稳产最为严重的病害之一，培育多个具有不同抗谱的稻瘟病抗性基因品种是防控稻瘟病的有效措施之一。目前，黄宣等已证实主效抗性基因Pi2、Pi-ta和Pi-b被广泛应用于浙江省水稻育种和生产；何海燕等研究证明Pi2基因对浙江省稻瘟病生理小种的抗性频率58.87％，表现较为广谱的抗性；王军、闫影等证实水稻fgr基因是一种广泛存在于水稻的香味基因，包括第2外显子7bp的缺失和第7外显子8bp的缺失两种类型，且两者都能促使稻米出现香味；Sato、陈涛等证实水稻Wx基因是控制稻米品质的关键基因，存在大量等位基因，其中暗胚乳突变基因Wx-mp可以产生较低的直链淀粉含量。
近年来，江苏、上海等地区先后育成了一批直链淀粉含量低、食味品质优良的水稻品种，如“南粳46”、“南粳9108”、“沪软1212”等，这些软米品种口感较佳，在浙江市场深受欢迎，然而这些品种存在稻瘟病抗性较差的问题。此外，浙江省属于籼粳稻混栽区，稻瘟病菌群复杂多样，导致上述外地品种在浙江本地种植往往导致稻瘟病爆发而引起产量损失严重。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术而提供一种具备籽粒低直链淀粉含量、香味特性的抗稻瘟软香粳型水稻的育种方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种抗稻瘟软香粳型水稻的育种方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)选择抗稻瘟病、产量高的粳稻材料为亲本A，选择抗稻瘟病且早熟的粳稻材料为亲本B，选择直链淀粉含量较低、有香味且感稻瘟病的材料为亲本C，将亲本A和亲本B杂交，得到单交F1代；
(2)种植单交F1代，将F1代和亲本C杂交，得到三交F1代；
(3)种植三交F1代，将该三交F1代自交，收获F2代；
(4)种植F2代，提取植株的DNA，采用分子标记辅助育种技术选择携带有软米基因、香味基因的纯合且熟期和亲本B接近的单株，自交得F3代；
(5)种植F3代，提取植株的DNA，采用分子标记辅助育种技术选择携带抗稻瘟病基因的单株，同时农艺性状和亲本A相近的单株，自交得F4代；
(6)种植F4代，选择稻瘟病抗性综合指数≤3级的品系，并且，收获后直链淀粉含量在10％左右，米质外观呈现半透明软米特征的有香味的品系，自交得F5代；
(7)连续种植F5～F7代，各代均以产量≥600kg/亩和食味品尝值≥亲本C为选育指标自交得F8代；
(8)种植F8代，选择聚合抗稻瘟病、香味、低直链含量10％左右和农艺性状定型的品系，自交获得所需的抗稻瘟软香粳型水稻品种。
进一步，所述亲本A为宁84，上述亲本B为秀水134，上述亲本C为南粳46。
其中，宁84是宁波市农业科学研究院选育并获得植物新品种权的水稻品种(植物品种权号：CNA20141414.8)，携带广谱抗稻瘟病基因Pi2、Pib。该品种株高适中，株型紧凑，分蘖力强，剑叶短挺，叶色淡绿，穗大粒多，着粒紧密，谷壳黄亮，颖尖紫色，谷粒椭圆型。亩有效穗20.4万，成穗率70.4％，株高97.7厘米，穗长15.6厘米，每穗总粒数129.8粒，实粒数121.6粒，结实率93.6％，千粒重25.7克。经浙江省农科院植微所2012-2013年抗性鉴定，平均叶瘟0.0级，穗瘟1.5级，穗瘟损失率1.3％。
秀水134是嘉兴市农业科学研究院选育并授权植物新品种权的水稻品种(植物品种权号：CNA20101026.2)，携带广谱抗稻瘟病基因是Pita，生育期比宁84和南粳46分别早熟7～8天。
南粳46是江苏省农业科学院选育并获得植物新品种权的水稻品种(植物品种权号：CNA 20070298.X)，携带Wx-mp、fgr-E2基因。该品种株高110cm左右，株型紧凑，分蘖性中等偏强，穗型较大，直立型穗。每穗总粒数140-150粒，结实率90％以上，千粒重25-26g。植株生长青秀，灌浆速度快，熟相较好。感穗颈瘟和纹枯病。全生育期165天左右，较对照武运粳7号迟熟4-5天，属中熟晚粳类型，适合在江苏省苏南地区和上海市中上等肥力条件下种植。南粳46的突出优点是稻米品质优，米质理化指标据农业部食品质量检测中心2007年检测，整精米率66.8％，垩白粒率20.0％，垩白度2.4％，胶稠度83.0毫米，直链淀粉含量10.0％，达到国标二级优质稻谷标准。该品种综合了母本武香粳14的香味和父本关东194的软米特性，米饭晶莹剔透，口感柔软滑润，富有弹性，冷而不硬，食味品质极佳。
进一步，所述步骤(4)的软米基因为Wx-mp，而香米基因为Fgr-E2。
进一步，所述步骤(5)的抗稻瘟病基因为Pi2、Pita、Pib。
进一步，所述步骤(4)和步骤(5)中的分子标记辅助育种技术采用PARMS(Penta-primer amplification refractory mutation system)技术，该技术是一种基于扩增受阻突变体系PCR(ARMS-PCR，Amplification Refractory Mutation System PolymeraseChain Reaction)检测技术，本发明中上述五个基因(Pi2、Pita、Pib、Wx-mp、fgr)均采用PARMS技术进行SNP扩增。
进一步，所述步骤(5)中的农艺性状包括植株高度在90～110公分、单株有效穗≥10个、每穗实粒数≥120粒以及粒重≥27克。
进一步，上述步骤(6)中通过GB/T15790-2009稻瘟病测报调查方法获取上述稻瘟病抗性综合指数。
进一步，上述步骤(7)中通过DB32/T 1762-2011食味品尝方法获取上述的食味品尝值。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明将抗稻瘟病的水稻品种与感稻瘟病的软米品种杂交组配，通过两次杂交和多次自交，聚合和稳定亲本的优良性能，利用分子标记辅助育种技术筛选同时携带有抗稻瘟病基因、软米基因、香味基因，并且兼顾熟期和产量的植株，快速精确改良现有的粳型水稻品种，获得所需的抗稻瘟软香粳型水稻品种，该水稻品种抗病性强、米质较优、农艺性状优良，且丰产性较好。
附图说明
图1为本发明实施例中F2群体中部分Wx-mp基因分型结果；
图2为本发明实施例中F2群体中部分Fgr-E2基因分型结果；
图3为本发明实施例中F3群体中部分Pita基因分型结果；
图4为本发明实施例中F3群体中部分Pi2基因分型结果；
图5为本发明实施例中F3群体中部分Pib基因分型结果。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
抗稻瘟软香粳型水稻的育种方法包括以下步骤：
(1)选择抗稻瘟病、产量高的粳稻材料为亲本A，选择抗稻瘟病且早熟的粳稻材料为亲本B，选择直链淀粉含量较低、有香味且不抗稻瘟病的材料为亲本C，将亲本A和亲本B杂交，得到单交F1代。
(2)种植单交F1代，将F1代和亲本C杂交，得到三交F1代
(3)种植三交F1代，将该三交F1代自交，收获F2代；
(4)种植F2代，提取植株的DNA，采用分子标记辅助育种技术选择携带有软米基因、香味基因的纯合且熟期和亲本B接近的单株，自交得F3代；
(5)种植F3代，提取植株的DNA，采用分子标记辅助育种技术选择携带抗稻瘟病基因的单株，同时农艺性状和亲本A相近的单株，自交得F4代；
(6)种植F4代，选择稻瘟病抗性综合指数≤2级的品系，并且，收获后直链淀粉含量在10％左右，米质外观呈现半透明软米特征的有香味的品系，自交得F5代；
(7)连续种植F5～F7代，各代均以产量≥600kg/亩和食味品尝值≥亲本C为选育指标自交得F8代；
(8)种植F8代，选择聚合抗稻瘟病、香味、低直链含量10％左右和农艺性状定型的品系，自交获得所需的抗稻瘟软香粳型水稻品种。
具体地，本实施例中，上述亲本A为宁84(购于宁波市农业科学研究院)，上述亲本B为秀水134(购于嘉兴市农业科学研究院)，上述亲本C为南粳46(购于江苏省农业科学院)。宁84是宁波市农业科学研究院选育并获得植物新品种权的水稻品种(植物品种权号：CNA20141414.8)，携带广谱抗稻瘟病基因Pi2、Pib。该品种株高适中，株型紧凑，分蘖力强，剑叶短挺，叶色淡绿，穗大粒多，着粒紧密，谷壳黄亮，颖尖紫色，谷粒椭圆型。亩有效穗20.4万，成穗率70.4％，株高97.7厘米，穗长15.6厘米，每穗总粒数129.8粒，实粒数121.6粒，结实率93.6％，千粒重25.7克。经浙江省农科院植微所2012-2013年抗性鉴定，平均叶瘟0.0级，穗瘟1.5级，穗瘟损失率1.3％。秀水134是嘉兴市农业科学研究院选育并授权植物新品种权的水稻品种(植物品种权号：CNA20101026.2)，携带广谱抗稻瘟病基因是Pita，生育期比宁84和南粳46分别早熟7～8天。南粳46是江苏省农业科学院选育并获得植物新品种权的水稻品种(植物品种权号：CNA 20070298.X)，携带Wx-mp、Fgr-E2基因，该品种株高110cm左右，株型紧凑，分蘖性中等偏强，穗型较大，直立型穗。每穗总粒数140-150粒，结实率90％以上，千粒重25-26g。植株生长青秀，灌浆速度快，熟相较好。感穗颈瘟和纹枯病。全生育期165天左右，较对照武运粳7号迟熟4-5天，属中熟晚粳类型，适合在江苏省苏南地区和上海市中上等肥力条件下种植。南粳46的突出优点是稻米品质优。米质理化指标据农业部食品质量检测中心2007年检测，整精米率66.8％，垩白粒率20.0％，垩白度2.4％，胶稠度83.0毫米，直链淀粉含量10.0％，达到国标二级优质稻谷标准。该品种综合了母本武香粳14的香味和父本关东194的软米特性，米饭晶莹剔透，口感柔软滑润，富有弹性，冷而不硬，食味品质极佳。
本实施例中，步骤(5)中的农艺性状包括植株高度在90～110公分、单株有效穗≥10个、每穗实粒数≥120粒以及粒重≥27克；上述步骤(6)中通过GB/T15790-2009稻瘟病测报调查方法获取上述稻瘟病抗性综合指数；上述步骤(7)中通过DB32/T1762-2011食味品尝方法获取上述的食味品尝值。上述步骤(4)和步骤(5)中的分子标记辅助育种技术采用PARMS(Penta-primer amplification refractory mutation system)技术，PARMS技术是一种基于扩增受阻突变体系PCR(ARMS-PCR，Amplification Refractory Mutation SystemPolymerase Chain Reaction)检测技术，本发明中上述五个基因(Pi2、pita、pib、Wx-mp、fgr)均采用PARMS技术进行SNP扩增，上述水稻抗稻瘟病基因为Pi2、Pita、Pib，软米基因为Wx-mp，香米基因为fgr-E2，均为已知的水稻基因，所有引物根据基因内部序列设计并验证，PCR产物在包含FAM、HEX和ROX三种荧光检测通道的酶标仪中进行快速检测，读取荧光强度信号值，然后将荧光信号值文件通过SNPdecoder(http://www.snpway.com/snpdecoder01/)软件分析，获得每个样品扩增的FAM和HEX荧光信号强度，并对每个信号点用图形方式输出，最后根据荧光信号强度，自动进行基因分型，获得基因型结果。
上述五个基因(Pi2、pita、pib、Wx-mp、fgr)所采用的引物分别如下：
Wx-mp-R：GAAGGTGACCAAGTTCATGCTGAACACACGGTCGACTCCAT；
WX-b-R：GAAGGTCGGAGTCAACGGATTGAACACACGGCGACTGGAC；
WX-F：GACCATCCGTCATTCCTGG；
Pita-Ra：GAAGGTGACCAAGTTCATGCTTGACACCCTGCGATGCAA；
Pita-RC：GAAGGTCGGAGTCAACGGATTTGACACCCTGCGATGCAC；
Pita-F：AAATCAGCAACTAACGAGGCA；
Pib-Ra：GAAGGTGACCAAGTTCATGCT CCCTTGGACCTGCAGCCT；
Pib-Rg：GAAGGTCGGAGTCAACGGATTCCTTGGACCTGCAGCCG；
Pib-F：AGGAAGGAACAATGCCCAAAC；
Pi2-HEX-A：GAAGGTGACCAAGTTCATGCT ATAGTTGGTGTTGATGGTGTCCTAA；
Pi2-HOX-G：GAAGGTCGGAGTCAACGGATTATAGTTGGTGTTGATGGTGTCCTAG；
Pi2-com-R：ATGGCAACTGAGCAGACCAC；
Fgr-E2-G：GAAGGTGACCAAGTTCATGCTGCTACTTGGCCCGGACGGCGCG；
Fgr-E2-C：GAAGGTCGGAGTCAACGGATTGCTACTTGGCCCGGACGGCGCC；
Fgr-com-R：GAGGCGCTGAAGAGGAACCGAG。
本实施例中抗稻瘟软香粳型水稻的具体育种过程如下：
2016年春，海南陵水，选择浙江省主推品种抗稻瘟病、高产本地主栽品种宁84为亲本A，选择熟期较早、抗稻瘟病、浙江大面积种植品种秀水134为亲本B，亲本A和亲本B杂交，收获F1(A×B)种子。
2016年秋季，海南陵水，种植F1代种子，并用亲本C(南粳46)杂交，获得三交F1种子(42粒)。
2017年春季，海南陵水，种植三交F1单株(42株)，植株混收(即三交F1自交)即收获得F2种子(3256粒)。
2017年秋季，浙江宁波，按单株种植F2代群体(1000株)，提取每个植株的DNA，SNP分子标记检测软米基因Wx-mp和香味基因Fgr-E2，并选择熟期和秀水134接近的单株，共计获得78个单株。其中，F2群体中部分Wx-mp基因分型结果如图1所示，F2群体中部分Fgr-E2基因分型结果如图2所示。
2018年春季，海南陵水，按单株种植入选F3株系78个，选择携带有抗稻瘟病基因Pi2、Pita、Pib的单株且成熟后植株高度在90～110公分、每穗粒数120～150粒、千粒重27克以上、单株分蘖10个以上的衍生单株125个进入F4代。其中，F3群体中部分Pita基因分型结果如图3所示，F3群体中部分Pi2基因分型结果如图4所示，F3群体中部分Pib基因分型结果如图5所示。
2018年秋季，浙江宁波，种植F4代125个单株按株系分小区种植入宁波市农科院稻瘟病鉴定基地，通过喷洒稻瘟病孢子和自然诱发方式选择稻瘟病抗性综合指数≤3级的品系，成熟后选育米质外观呈现半透明软米特征、优选农艺性状且有香味的品系34个。
2019年春季(海南陵水)、2019秋季(浙江宁波)、2020年春季(海南陵水)，F5-F7连续三代按产量选育，选择产量600公斤/亩以上且食味品尝值≥亲本C(南粳46的)的优良株系15个。
2020年秋季，海南陵水，按品系种植F8代，选择聚合抗稻瘟病、软米基因、香味基因，并兼顾产量与农艺性状、食味值的的定型品系1个，即抗稻瘟软香粳型水稻品种-宁软香205。
本发明的宁软香205抗病性强、米质较优、农艺性状优良，且丰产性较好。
2020年经浙江省农科院植保所接种鉴定结果：本发明的宁软香205的稻瘟病抗性为抗，而对照南粳46稻瘟病抗性为感。
2020年经农业农村部稻米及制品质量监督检验测试中心鉴定结果：整精米率66.8％，垩白粒率18.0％，垩白度2.4％，胶稠度83.0毫米，直链淀粉含量10.0％，米饭晶莹剔透，口感柔软滑润，富有弹性，冷而不硬，有香味，食味品质极佳。
2019～2020年宁软香205在浙江宁波正季种植，全生育期平均为154天，和浙江省晚粳稻对照品种秀水134相当，宁软香205秧苗矮壮，叶色淡绿色，叶片挺拔，株型较紧凑，株高91.67cm，比对照南粳46矮4cm，分蘖性中等，成穗率68.6％，亩有效穗19.37万，每穗总粒154.15粒，每穗实粒146.70粒左右，结实率95.2％左右，千粒重27.1克，无芒。
2019～2020年，宁软香205参加本所组织的中熟晚粳稻新品系多点品比试验，亩产量幅度598.39-625.65公斤，平均亩产612.02公斤左右，比对照南粳46增产2.85-3.65％，平均增产3.25％。
序列表
<110> 宁波市农业科学研究院
<120> 一种抗稻瘟软香粳型水稻的育种方法
<160> 15
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 41
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 1
gaaggtgacc aagttcatgc tgaacacacg gtcgactcca t 41
<210> 2
<211> 40
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 2
gaaggtcgga gtcaacggat tgaacacacg gcgactggac 40
<210> 3
<211> 19
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 3
gaccatccgt cattcctgg 19
<210> 4
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<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 4
gaaggtgacc aagttcatgc ttgacaccct gcgatgcaa 39
<210> 5
<211> 39
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 5
gaaggtcgga gtcaacggat ttgacaccct gcgatgcac 39
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<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 6
aaatcagcaa ctaacgaggc a 21
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<212> DNA
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<212> DNA
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gaaggtcgga gtcaacggat tccttggacc tgcagccg 38
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<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 9
aggaaggaac aatgcccaaa c 21
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<212> DNA
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gaaggtcgga gtcaacggat tatagttggt gttgatggtg tcctag 46
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<213> 人工序列(Artificial Sequence)
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atggcaactg agcagaccac 20
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<212> DNA
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<400> 13
gaaggtgacc aagttcatgc tgctacttgg cccggacggc gcg 43
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<211> 43
<212> DNA
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gaaggtcgga gtcaacggat tgctacttgg cccggacggc gcc 43
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<211> 22
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 15
gaggcgctga agaggaaccg ag 22
Claims (5)
1.一种抗稻瘟软香粳型水稻的育种方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)选择抗稻瘟病、产量高的粳稻材料为亲本A，选择抗稻瘟病且早熟的粳稻材料为亲本B，选择直链淀粉含量较低、有香味且不抗稻瘟病的材料为亲本C，将亲本A和亲本B杂交，得到单交F1代；其中，上述亲本A为宁84，上述亲本B为秀水134；
(2)种植单交F1代，用亲本C杂交，得到三交F1代，上述亲本C为南粳46；
(3)种植三交F1代，将该三交F1代自交，收获F2代；
(4)种植F2代，提取植株的DNA，采用分子标记辅助育种技术选择携带有软米基因、香味基因的纯合且熟期和亲本B接近的单株，自交得F3代；上述软米基因为Wx-mp，而香米基因为Fgr-E2；
(5)种植F3代，提取植株的DNA，采用分子标记辅助育种技术选择携带抗稻瘟病基因的单株，同时农艺性状和亲本A相近的单株，自交得F4代；上述抗稻瘟病基因为Pi2、Pita、Pib；
(6)种植F4代，选择稻瘟病抗性综合指数≤2级的品系，并且，收获后直链淀粉含量在10％左右，米质外观呈现半透明软米特征的有香味的品系，自交得F5代；
(7)连续种植F5～F7代，各代均以产量≥600kg/亩和食味品尝值≥亲本C为选育指标自交得F8代；
(8)种植F8代，选择聚合抗稻瘟病、香味、低直链淀粉含量10％左右和农艺性状定型的品系，自交获得所需的抗稻瘟软香粳型水稻品种；
并且，上述基因Pi2、Pita、Pib、Wx-mp、Fgr-E2所采用的引物分别如下：
Wx-mp-R：GAAGGTGACCAAGTTCATGCTGAACACACGGTCGACTCCAT；
WX-b-R：GAAGGTCGGAGTCAACGGATTGAACACACGGCGACTGGAC；
WX-F：GACCATCCGTCATTCCTGG；
Pita-Ra：GAAGGTGACCAAGTTCATGCTTGACACCCTGCGATGCAA；
Pita-RC：GAAGGTCGGAGTCAACGGATTTGACACCCTGCGATGCAC；
Pita-F：AAATCAGCAACTAACGAGGCA；
Pib-Ra：GAAGGTGACCAAGTTCATGCT CCCTTGGACCTGCAGCCT；
Pib-Rg：GAAGGTCGGAGTCAACGGATTCCTTGGACCTGCAGCCG；
Pib-F：AGGAAGGAACAATGCCCAAAC；
Pi2-HEX-A：GAAGGTGACCAAGTTCATGCT ATAGTTGGTGTTGATGGTGTCCTAA；
Pi2-HOX-G：GAAGGTCGGAGTCAACGGATTATAGTTGGTGTTGATGGTGTCCTAG；
Pi2-com-R：ATGGCAACTGAGCAGACCAC；
Fgr-E2-G：GAAGGTGACCAAGTTCATGCTGCTACTTGGCCCGGACGGCGCG；
Fgr-E2-C：GAAGGTCGGAGTCAACGGATTGCTACTTGGCCCGGACGGCGCC；
Fgr-com-R：GAGGCGCTGAAGAGGAACCGAG。
2.如权利要求1所述的抗稻瘟软香粳型水稻的育种方法，其特征在于，所述步骤(4)和步骤(5)中的分子标记辅助育种技术采用PARMS技术。
3.如权利要求1所述的抗稻瘟软香粳型水稻的育种方法，其特征在于，所述步骤(5)中的农艺性状包括植株高度在90～110公分、单株有效穗≥10个、每穗实粒数≥120粒以及粒重≥27克。
4.如权利要求1所述的抗稻瘟软香粳型水稻的育种方法，其特征在于，所述步骤(6)中通过GB/T 15790-2009稻瘟病测报调查方法获取上述稻瘟病抗性综合指数。
5.如权利要求1所述的抗稻瘟软香粳型水稻的育种方法，其特征在于，所述步骤(7)中通过DB32/T 1762-2011食味品尝方法获取上述的食味品尝值。
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