CN114375826A - 一种利用红色颖壳亲本生产杂交水稻种子的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用红色颖壳亲本生产杂交水稻种子的方法，包括以下步骤：以颖壳颜色为红色的恢复系为父本，以正常颖壳颜色的光温敏雄性不育系为母本，进行混播制种获得杂交稻种子；通过色选方式分选出高纯度的杂交稻种子。本发明以隆科638S为母本、先恢xk01为父本，针对播种方式、父母本比例、赶粉与否设置参数，进行混播制种，筛选出产量较高、成本大幅降低的参数，色选精度达到99.97％以上，为实现机械化制种提供有力支撑。

Description

一种利用红色颖壳亲本生产杂交水稻种子的方法

技术领域

本发明涉及杂交水稻制种领域，尤其涉及一种利用红色颖壳亲本生产杂交水稻种子的方法。

背景技术

水稻是世界主要粮食作物之一，而杂交水稻的发明为我国粮食安全提供了有效保障。杂交水稻的制种是杂交稻种子生产的过程，加强杂交稻制种技术的创新研究是巩固我国现有杂交水稻育种成果，综合提升我国杂交水稻产业竞争力的必然要求。目前，我国杂交稻制种采取以父母本分播、分植和分收的“分播制种”模式，劳力成本过高、生产效率偏低；而“混播制种”是先将父母本混播、混收后再分离杂交种，这种方式能大幅度减少劳力投入，提高制种效率和效益，代表了杂交稻制种的必然发展趋势，也是杂交水稻种业竞争的技术关键点。

为了确保在“混播制种”中高效地清除“父本”而保留“杂交种”，一般要求父本具有雌性不育特性或者父母本携带可区分的形态学特征或生化性状。目前，利用特异性遗传资源构建的雄性不育母本/雌性不育父本(钟蓉，2003)、小粒母本/大粒父本(许二波，2015)以及抗除草剂母本/感除草剂父本(朱启升，2004)等模式基本上解决了从混收种中分离“父本”与“杂交种”的问题，但是这些方式所存在的雌性不育败育不彻底、小粒不育系可能的不良连锁以及外源除草剂基因的可能安全隐患等潜在问题亦不容忽视。为此，寻求一些隐性遗传、表型稳定的特异型颖壳资源可能是实现“混播制种”的理想选择。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供利用红色颖壳亲本生产杂交水稻种子的方法，以隆科638S为母本、先恢xk01为父本，针对播种方式、父母本比例、赶粉与否设置参数，进行混播制种，筛选出产量较高、成本大幅降低的参数，为实现机械化制种提供有力支撑。

为了实现上述目的，本发明提供了一种利用红色颖壳亲本生产杂交水稻种子的方法，包括以下步骤：

S1、以颖壳颜色为红色的恢复系为父本，以正常颖壳颜色的光温敏雄性不育系为母本，进行混播制种获得杂交稻种子；

S2、通过色选方式分选出高纯度的杂交稻种子。

上述的利用红色颖壳亲本生产杂交水稻种子的方法，进一步的，所述颖壳颜色为红色的水稻为先恢xk01；所述先恢xk01采用以下方法选育得到：

S2-1、以rh4突变体材料做父本，以恢复系H392作父本，进行有性杂交，选择选育出抗性、米质、株叶型较好的稳定株系；

S2-2、以选育出来的稳定株系作父本，选用常规稻“象牙香珍”进行有性杂交，获得先恢xk01。

上述的利用红色颖壳亲本生产杂交水稻种子的方法，进一步的，母本和父本的比例为6～7﹕1。

上述的利用红色颖壳亲本生产杂交水稻种子的方法，进一步的，所述正常颖壳颜色的光温敏雄性不育系为隆科638S。

上述的利用红色颖壳亲本生产杂交水稻种子的方法，进一步的，所述混播制种的方法采用机械混直播或人工混撒播。

上述的利用红色颖壳亲本生产杂交水稻种子的方法，进一步的，所述机械混直播按照行距20cm，株距14cm，每穴1～3粒谷的标准运行。

上述的利用红色颖壳亲本生产杂交水稻种子的方法，进一步的，所述S1中，若父母本生育期相差小于5天，将父母本同时直接播种；若父母本生育期相差5～10天，将生育期长的亲本直接播种、生育期短的亲本抛秧。

上述的利用红色颖壳亲本生产杂交水稻种子的方法，进一步的，以先恢xk01为父本，以正常颖壳颜色的光温敏雄性不育系为母本，进行机械混播制种时，父本抛秧播种，母本直接播种。

上述的利用红色颖壳亲本生产杂交水稻种子的方法，进一步的，色选精度99.97％以上。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明提供了一种利用红色颖壳亲本生产杂交水稻种子的方法，以隐性红颖资源先恢xk01为父本；这种红颖资源表型非常直观而且稳定遗传，自抽穗至成熟都表现出了明显的红颖表型，对光照、温度和养分等环境因子高度钝感，没有发现对生长发育不利的影响。

(2)本发明提供了一种利用红色颖壳亲本生产杂交水稻种子的方法，以隆科638S为母本、先恢xk01为父本，针对播种方式、父母本比例、赶粉与否设置参数，进行混播制种，筛选出产量较高、成本大幅降低的参数：不育系与先恢xk01制种最佳参数为机械成条形播(20cm×14cm)、父母本比例(1﹕6)、父本抛秧播种；为实现机械化制种提供有力支撑。

(3)本发明提供了一种利用红色颖壳亲本生产杂交水稻种子的方法，从2012年起申请人针对性地选择生育期相近、光温及养分敏感性相似的rh4(red hull 4)红颖恢复系与非红颖不育系搭配进行混播制种试验，经对播种期、群体密度、父母本比例及色选方式等重要参数的优化研究，形成了一套高产高效的混播制种技术。目前，大小粒父母本混收后需要种子机械化分选(筛网适宜的“网眼”)，其杂交种纯度达97.5％(许二波，2015)；一般的异色颖壳混收经色选机筛后的杂交种纯度达96.8％，而我们创建的红色颖壳材料由于颜色更深，用普通色选机筛选，色选精度达98.7％以上，两次色选精度达到99.9％以上，更适宜推广应用。

附图说明

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

图1为本发明实施例1中各试验组产量比较结果。

图2为先恢xk01的表型图。

图3为本发明实施例2中隆科638S/xk01杂交种与父本xk01的色选筛选结果。

具体实施方式

以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

实施例

以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。

实施例1：

一种利用红色颖壳亲本生产杂交水稻种子的方法，包括以下步骤：

(1)以综合农艺性状优良的水稻恢复系为轮回亲本，以天然红颖突变体rh4(专利申请号：201810828636.3)进行杂交、回交与自交，选育出具明显红颖性状的恢复系。具体选育的方法为：

1.1、以川核3号为母本，IR26为父本进行杂交，获得F6代水稻品种恢复系H392。

1.2、以先恢207/R3114(明恢77/RB207)群体中选育的红颖突变体材料rh4做母本，以恢复系H392作父本，进行有性杂交，经多代选择选育出抗性、米质、株叶型较好稳定株系XR0714。

1.3、用XR0714作父本，选用优质常规稻“象牙香珍”进行有性杂交。2014年夏在长沙种植，通过长沙、三亚3年两地穿梭育种，经选择、稳定、加代，选育抗性好、株叶型好、米质优且具有谷壳红色标记性状的单株。

通过几年加代选择和边选育边测交，发现HR1195株系株叶型较好、稻瘟病田间抗性好、米质好、具有颖壳红色标记性状、测交配组后杂种优势较好，定名为先恢xk01。

图1为先恢xk01表型结果：从图中可以看出：先恢xk01的颖壳沟壑呈红棕色，护颖基部和颖尖呈正常颖壳颜色。

(2)选用与父本生育期相近的性状优良的两系不育系为母本，与“先恢xk01”进行小范围(9m²)杂交，筛选出父母本花期相近的组合。具体过程为：

2016年春在海南三亚从隆平高科引进隆科638S与湖南杂交水稻研究中心选育的红颖恢复系先恢xk01株系进行测交配组，2016年夏在长沙杂种优势鉴定圃鉴定出隆科638S×先恢XK01杂种一代优势好，米质优，结实率好80.7％，综合性状好，熟期与对照岳优9113相当，米质优。

2016年冬至2017年春，在海南三亚小量制种隆科638S×先恢xk01。2017年夏晚稻单点试验，平均亩产540.5kg，比对照岳优9113增产6.0％，显著，自组品比中，该组合全生育期116天左右，杂种分蘖能力较好，株叶型适中，抗稻瘟病，抗倒性较好，后期熟色佳。

(3)以‘隆科638S’为母本，以‘先恢xk01’为父本进行制种参数的优化。

采用L8(2241)正交设计，从播种方式(机械混直播、人工混撒播)、父母本比例(母本‘隆科638S﹕父本‘先恢xk01”＝6﹕1、9﹕1、12﹕1、15﹕1)和父本处理方式(抛秧、干处理)等参数进行制种，通过小区测产与考种结果来优化参数，两因素两水平一因素四水平。

在位于武冈市山岚村杂交水稻制种基地，小区面积为10m×18m，3次重复试验，随机区组。父本‘先恢xk01’在预试验中播始期比母本‘隆科638S’短7～9天，因此本次试验父本进行了抛秧(晚9天)和干处理来干预父本始穗时间，以满足父母本花期理想相遇。人工撒播按每公顷26.25kg用种量。机械撒播采用华南农业大学设计的水稻穴直播机，按行距20cm，株距14cm，每穴1～3粒谷的标准运行。以产量为考察指标，因素水平见表1，由SPSS设计得到8个组合。

表1：正交试验因素水平表

‘隆科638S’和‘先恢xk01’生育期调查

抽穗授粉时期的选择需要结合当地的气候条件、父本期数以及间隔的时间等方面进行综合的考虑。水稻的制种培育在纬度较低的地方，多选择在地域较为开阔、昼夜温差相对恒定、光照充足、海拔大约400m左右的地方。抽穗期日温度在25～30℃最佳，因此本次试验选择在2019年6月2日(父本抛秧在6月11日)于湖南省武冈市山岚村基地水田试验区进行播种，并于8月22号喷洒920(每公顷450g，分2次喷洒，第一次180g，第二次270g)，9月26号收种。采集数据时，始穗时间以抽穗数5％～10％为准，齐穗时间以抽穗数80％为准，采用五点法收获每个小区5株母本3次重复，并统计有效穗数，在实验室使用高通量数字化考种机统计每株总粒数、结实率、千粒重。

统计结果参见表2。

表2：各比例亲本生育期概况表

从表2的结果可知：从整体上来看，机械播种始穗期均比人工播种晚2天。种子经催芽后直播机播种会影响种子的通过性、种子损伤和出苗率，直播机干处理播种也有一定影响从而延长生育期。

表3：产量性状考察数据表

注：显著性差异字母标注法，不同字母代表有显著性，如两组之间只要存在相同字母就表示不存在显著性，该结果经SPSS25分析得到。

图1为各试验组产量比较结果。

从表3和图2的结果可知：无论是机械直播还是人工播种，在母本和父本比例(‘隆科638S/先恢xk01’)为6﹕1时，异交结实率最好，总体父本占比越小异交结实率越低。图1表明机械播种在增加父本比例的情况下(6﹕1、9﹕1)比人工播种产量更高，人工播种在各父母本比例的情况下产量效果差异不大，但最高产量为机械播种。机械直播时，6﹕1小区产量高出平均值9.42％。人工撒播时，6﹕1小区产量高出平均值25.49％。

同时，表3中发现小比例(12﹕1、15﹕1)误差均偏大，可能是由于机械直播相对人工撒播播种更均匀，在父本量少的情况下机播产量不如人工撒播是因为小比例下人工撒播部分区域父本集中，导致部分区域产量比机械直播产量更高，效果更好。机械播种在变更父母本比例时对产量影响更明显。

图3为隆科638S/xk01杂交种与父本先恢xk01的色选筛选结果。从图中可以看出，隆科638S/xk01杂交种，第一次色选正确率达到98.65％，二次色选正确率达99.97％，适宜推广应用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种利用红色颖壳亲本生产杂交水稻种子的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、以颖壳颜色为红色的恢复系为父本，以正常颖壳颜色的光温敏雄性不育系为母本，进行混播制种获得杂交稻种子；

S2、通过色选方式分选出高纯度的杂交稻种子。

2.根据权利要求1所述的利用红色颖壳亲本生产杂交水稻种子的方法，其特征在于，所述颖壳颜色为红色的水稻为先恢xk01；所述先恢xk01采用以下方法选育得到：

S2-1、以rh4突变体材料做母本，以恢复系H392作父本，进行有性杂交，选择选育出抗性、米质、株叶型较好的稳定株系；

S2-2、以选育出来的稳定株系作父本，选用常规稻“象牙香珍”进行有性杂交，获得先恢xk01。

3.根据权利要求2所述的利用红色颖壳亲本生产杂交水稻种子的方法，其特征在于，母本和父本的比例为6～7﹕1。

4.根据权利要求1所述的利用红色颖壳亲本生产杂交水稻种子的方法，其特征在于，所述正常颖壳颜色的光温敏雄性不育系为隆科638S。

5.根据权利要求1所述的利用红色颖壳亲本生产杂交水稻种子的方法，其特征在于，所述混播制种的方法采用机械混直播或人工混撒播。

6.根据权利要求5所述的利用红色颖壳亲本生产杂交水稻种子的方法，其特征在于，所述机械混直播按照行距20cm，株距14cm，每穴1～3粒谷的标准运行。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的利用红色颖壳亲本生产杂交水稻种子的方法，其特征在于，所述S1中，若父母本生育期相差小于5天，将父母本同时直接播种；若父母本生育期相差5～10天，将生育期长的亲本直接播种、生育期短的亲本抛秧。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的利用红色颖壳亲本生产杂交水稻种子的方法，其特征在于，以先恢xk01为父本，以正常颖壳颜色的光温敏雄性不育系为母本，进行机械混播制种时，父本抛秧播种，母本直接播种。

9.根据权利要求1所述的利用红色颖壳亲本生产杂交水稻种子的方法，其特征在于，色选精度99.97％以上。

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