CN114793890A - 一种二系、三系兼用强优势恢复系的高效选育方法 - Google Patents

一种二系、三系兼用强优势恢复系的高效选育方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种二系、三系兼用强优势恢复系的高效选育方法，涉及水稻品种选育领域。本发明在现有恢复系中引入籼糯血缘扩大遗传距离，利用主效恢复基因分子标记跟踪选择提高育种效率，在稻瘟病高发和高温伏旱叠加区加强抗性、品质和香味筛选，与三系不育系和两系不育系测配高效选育二、三系兼用强优势优质恢复系。本发明为强优势优质杂交水稻品种培育提供支撑。

Description

一种二系、三系兼用强优势恢复系的高效选育方法
技术领域
本发明涉及水稻品种选育领域，特别是涉及一种二系、三系兼用强优势恢复系的高效选育方法。
背景技术
水稻是我国居民的主要口粮作物，是保障粮食安全的压舱石。以水稻杂种优势利用为代表的第二次绿色革命对水稻产量提升发挥了重要推动作用。
水稻杂种优势利用双亲为不育系和恢复系。杂交水稻产量与双亲遗传距离远近有较大关系。在适当遗传范围内，双亲遗传距离越远，杂种优势越强。传统籼型恢复系材料创制以普通栽培籼稻内杂交为主，遗传距离相对较近，难以配出突破性高产杂交水稻品种。籼型糯稻与普通栽培籼稻的遗传距离大于普通栽培籼稻内的遗传距离，有可能配出强优势杂交组合。
水稻大面积杂种优势利用有三系法(野败型)和两系法。三系法(野败型)杂交水稻恢复系要恢复不育系育性，需含有Rf4恢复基因。传统三系恢复系选育在鉴定育种材料是否含有Rf4基因时，通常在材料基本定型后选单株与野败型不育系测交，在下个世代种植测交组合、根据组合结实率判定所选株系是否含有Rf4基因，育种效率较低。目前较少有两系法和三系法兼用的强优势恢复系报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种二系、三系兼用强优势恢复系的高效选育方法，以解决上述现有技术存在的问题，为强优势杂种优势利用提供支撑。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种二系、三系兼用强优势恢复系的高效选育方法，包括以下步骤：
(1)以三系骨干恢复系Q恢52为母本，常规籼型香糯稻Q糯2号为父本杂交，并在高温短日照条件种植F1代；
(2)将经步骤(1)种植得到的F2代单苗种植在稻瘟病高发和高温伏旱叠加区，进入分蘖期后，鉴别F2家系含主效恢复基因Rf4的情况；
(3)F2家系单株成熟后，选择无叶瘟、无穗颈瘟且含所述主效恢复基因的单株收种，淘汰米质差株系，并将入选株系单苗种植在高温短日照下加代；
(4)对加代获取的F3代株系重复步骤(2)，淘汰不含所述主效恢复基因Rf4的单株；
(5)将步骤(4)所得的F4代株系种植在稻瘟病高发和高温伏旱叠加区，分蘖期鉴别香味，成熟后淘汰米质差的株系；
(6)将步骤(5)入选的F5代株系单苗种植在高温短日照条件下，并同时种植配合力中等的三系不育系Q香3A和两系不育系国1S；抽穗后，鉴别香味，若单株有香味，则选定单株，并用所述单株与所述三系不育系和两系不育系测交，入选单株成熟后收种；
(7)于稻瘟病高发和高温伏旱叠加区种植步骤(6)测交组合及恢复系F6代家系单株，待所述测交组合成熟后，淘汰农艺性状、抗病性、经济产量、米质等综合表现差的测交组合对应的恢复系单株，确定二、三系兼用苗头恢复系；待F6代苗头恢复系成熟后，收种，恢复性定型，即得二系、三系兼用强优势恢复系。
优选的是，步骤(2)中鉴别所述主效恢复基因Rf4的引物为：
F引物：TCCTCTACCAGTACCGCACC；
R引物：GCTGGATCACAGATCATTGC。
优选的是，步骤(3)中，收获种子后烘干去除谷壳，淘汰垩白率>10％、垩白度>1％的株系。
优选的是，步骤(5)和(6)中鉴别香味的方法为：分蘖期后，取植株顶部嫩叶20cm，在10％KOH溶液中浸泡30min，鉴别香味；
步骤(5)中，成熟后淘汰稻瘟病5级以上、垩白率>10％、垩白度>1％、无香味的株系。
优选的是，步骤(6)中，抽穗后，选取叶片厚挺、长势繁茂、籽粒长：宽>3.3的单株，采用步骤(5)中的方法鉴别香味。
优选的是，步骤(7)中，测交时，设置对照F优498。
优选的是，步骤(7)中，所述测交组合成熟后，考察稻瘟病发病情况、组合品质及产量，淘汰实粒重<F优498、稻瘟病综合病级>5级、垩白率>10％、垩白度>1％的测交组合对应的恢复系单株。
本发明公开了以下技术效果：
(1)本发明在创制恢复系过程中，其中一个亲本为香型籼糯稻，通过引入籼糯稻血缘，拓宽遗传距离。
(2)本发明从F2-3代开始用主效恢复基因Rf4分子标记跟踪选择，淘汰不含主效恢复基因的单株，提高育种效率。
(3)本发明F2-6代在重庆正季高温伏旱和稻瘟病高发叠加区种植，同时筛选抗稻瘟病和外观品质好的单株。
(4)本发明F4-5代用10％KOH跟踪选择香味，进一步提升品质。
(5)本发明F5代与配合力中等的三系不育系和两系不育系同步测交，并将测交组合种植在重庆正季高温伏旱和稻瘟病高发叠加区检验恢复系米质、抗病性和配合力。本发明高效选育出二、三系兼用强优势优质恢复系，为强优势优质杂交水稻品种培育提供技术支撑。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为主效恢复基因Rf4引物鉴别F2家系主效恢复基因分布情况；第一泳道，Marker；1，Q恢52；2，Q糯2号；3-37为F2家系单株；
图2为主效恢复基因Rf4引物鉴别图1中3号单株F3家系主效恢复基因分布情况；第一泳道，Marker；1，Q恢52；2，Q糯2号；3-37为图1中3号单株的F3家系单株。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
以下实施例中所用恢复系Q恢52、香糯稻Q糯2号、三系不育系Q香3A和两系不育系国1S均保存于重庆市农业科学院，并承诺申请日起20年对外发放。
实施例1
一种二、三系兼用强优势优质恢复系的高效选育方法，包括以下步骤：
(1)以自育抗稻瘟病、米质优、配合力强的三系骨干恢复系Q恢52为母本，自育农艺性状好的籼型常规香糯稻Q糯2号为父本配制杂交组合，并在海南种植F1代；
(2)将F2代单苗种植在重庆稻瘟病高发和高温伏旱叠加区，进入分蘖期后，取单株嫩叶提取基因组DNA，并用Rf4引物鉴别F2家系含主效恢复基因情况。
PCR引物：
F引物：TCCTCTACCAGTACCGCACC(SEQ ID NO：1)；R引物：GCTGGATCACAGATCATTGC(SEQ ID NO：2)。
PCR反应体系：
表1
Figure BDA0003552163760000061
PCR反应程序：
94℃，5min→(94℃，30s→55℃，30s→72℃，1min)×35循环→72℃，10min→4℃，30min。
利用上述条件扩增得到的扩增产物，用8％非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳，电泳仪设定160V恒定电压，电泳时间80min，快速银染法显带。结果如图1所示，3号单株含杂合主效恢复基因，14和36号单株含有纯合主效恢复基因，其它单株不含主效恢复基因。
(3)F2家系单株成熟后，选择无叶瘟、无穗颈瘟且含主效恢复基因单株收种并烘干；F2家系叶瘟、穗颈瘟及Rf4主效恢复基因鉴定情况如表2所示。
表2 F2家系叶瘟、穗颈瘟及Rf4主效恢复基因鉴定情况
Figure BDA0003552163760000071
注：表中所列单株为与图1对应非全部株系，下表同。
(4)将步骤(3)种子用垄谷机去谷壳，淘汰垩白率>10％、垩白度>1％株系。入选株系单苗种植在海南加代。
(5)对F3代株系重复步骤(2)操作，淘汰不含主效恢复基因单株；结果如图2所示，25、26和37号单株含纯合主效恢复基因，其它单株不含主效恢复基因。
F2家系3号单株的F3分离后代叶瘟、穗颈瘟及Rf4主效恢复基因鉴定情况如表3所示。
表3 F2家系3号单株的F3分离后代叶瘟、穗颈瘟及Rf4主效恢复基因鉴定情况
Figure BDA0003552163760000081
Figure BDA0003552163760000091
(6)将步骤(5)所得的F4代株系种植在重庆稻瘟病高发和高温伏旱叠加区。分蘖期后取顶部嫩叶20cm在10％KOH溶液中浸泡30min，鉴别香味。成熟后，淘汰稻瘟病5级以上、垩白率>10％、垩白度>1％、无香味的株系；其中，稻瘟病鉴别标准如下：
(一)苗叶瘟抗性评价分级标准1：
表4苗叶瘟抗性评价分级标准
Figure BDA0003552163760000092
(二)穗颈瘟发病级标准2：
表5穗颈瘟发病级标准
Figure BDA0003552163760000093
(三)单穗分级标准3：
表6单穗分级标准
Figure BDA0003552163760000094
Figure BDA0003552163760000101
(四)穗瘟损失率分级标准4：
Figure BDA0003552163760000102
表7穗瘟损失率分级标准
Figure BDA0003552163760000103
(五)稻瘟病抗性评价综合指数：
稻瘟病抗性综合评价指数＝(苗叶瘟病级×25％+穗瘟发病级×25％+穗瘟损失率级×50％)/100％
表8稻瘟病抗性评价综合指数
Figure BDA0003552163760000104
(7)将步骤(6)入选的F5代株系单苗种植在海南，并同时种植一般配合力中等的三系不育系Q香3A和两系不育系国1S；
(8)选取步骤(7)材料抽穗后，选取叶片厚挺、长势繁茂、籽粒长：宽>3.3的单株采用步骤(6)方法鉴定香味。若单株有香味，则选择该单株与三系不育系和两系不育系测交。入选单株成熟后收种。
(9)稻瘟病高发和高温伏旱叠加区种植步骤(8)测交组合及恢复系F6代家系单株，每个测交组合栽4行，每行10株，每15个组合栽4行对照F优498；
(10)步骤(9)测交组合成熟后，考察稻瘟病发病情况、组合品质及产量，淘汰实粒重<F优498、稻瘟病综合病级>5级、垩白率>10％、垩白度>1％的组合对应的恢复系单株，初步确定恢复系。
(11)步骤(9)F6代恢复系成熟后，根据步骤(10)确定的恢复系，收种，恢复系定型，即得到二、三系兼用强优势优质恢复系。
本发明通过向自育骨干恢复系中引入籼糯稻血缘，拓宽了恢复系遗传背景，有利于培育出强优势杂交组合。在低世代(F2-3代)利用主效恢复基因Rf4分子标记连续跟踪选择，减少了大田育种工作量，提高了育种效率。在F2、F4代，将恢复系材料种植在稻瘟病高发和高温伏旱叠加区，进行抗病性和米质双重选择，提高米质和抗病性。F4-5代连续进行2个世代的香味跟踪选择，进一步提升恢复系品质。F5代同时与三系不育系和两系不育系测配，并将测交组合种植在正季稻瘟病高发和高温伏旱叠加区，根据产量、品质等综合农艺性状，确定二、三系兼用苗头恢复系。
通过引入糯稻血缘及F2-6世代恢复基因、抗病、米质、香味及二、三系配合力的跟踪选择，通过5个世代即可选育出二、三系兼用型强优势优质恢复系。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
序列表
<110> 重庆市农业科学院
<120> 一种二系、三系兼用强优势恢复系的高效选育方法
<160> 2
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 1
tcctctacca gtaccgcacc 20
<210> 2
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 2
gctggatcac agatcattgc 20

Claims (7)

1.一种二系、三系兼用强优势恢复系的高效选育方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)以三系骨干恢复系Q恢52为母本，常规籼型香糯稻Q糯2号为父本杂交，并在高温短日照地区种植F1代；
(2)将经步骤(1)F1代种植得到的F2代单苗种植在稻瘟病高发和高温伏旱叠加区，进入分蘖期后，鉴别F2家系含主效恢复基因Rf4的情况；
(3)F2家系单株成熟后，选择无叶瘟、无穗颈瘟且含所述主效恢复基因的单株收种，淘汰米质差株系，并将入选株系单苗种植在高温短日照下加代；
(4)对加代获取的F3代株系重复步骤(2)，淘汰不含所述主效恢复基因Rf4的单株；
(5)将步骤(4)所得的F4代株系种植在稻瘟病高发和高温伏旱叠加区，分蘖期鉴别香味，成熟后淘汰米质差株系；
(6)将步骤(5)入选的F5代株系单苗种植在高温短日照条件下，并同时种植配合力中等的三系不育系Q香3A和两系不育系国1S；待抽穗后，鉴别香味，若单株有香味，则选定单株，并用所述单株继续与所述三系不育系和两系不育系测交，入选单株成熟后收种；
(7)于稻瘟病高发和高温伏旱叠加区种植步骤(6)测交组合及恢复系F6代家系单株，待所述测交组合成熟后，淘汰农艺性状、抗病性、经济产量、米质等综合表现差的测交组合对应的恢复系单株，确定二、三系兼用苗头恢复系；待F6代苗头恢复系成熟后，收种，恢复系定型，得到二系、三系兼用强优势恢复系。
2.如权利要求1所述的选育方法，其特征在于，步骤(2)中鉴别所述主效恢复基因Rf4的引物为：
F引物：TCCTCTACCAGTACCGCACC；
R引物：GCTGGATCACAGATCATTGC。
3.如权利要求1所述的选育方法，其特征在于，步骤(3)中，收获种子后烘干去除谷壳，淘汰垩白率>10％、垩白度>1％的株系。
4.如权利要求1所述的选育方法，其特征在于，步骤(5)和(6)中鉴别香味的方法为：分蘖期后，取植株顶部嫩叶20cm，在10％KOH溶液中浸泡30min，鉴别香味；
步骤(5)中，成熟后淘汰稻瘟病5级以上、垩白率>10％、垩白度>1％、无香味的株系。
5.如权利要求1所述的选育方法，其特征在于，步骤(6)中，抽穗后，选取叶片厚挺、长势繁茂、籽粒长：宽>3.3的单株，采用步骤(5)中的方法鉴别香味。
6.如权利要求1所述的选育方法，其特征在于，步骤(7)中，测交时，设置对照F优498。
7.如权利要求6所述的选育方法，其特征在于，步骤(7)中，所述测交组合成熟后，考察稻瘟病发病情况、组合品质及产量，淘汰实粒重<F优498、稻瘟病综合病级>5级、垩白率>10％、垩白度>1％的测交组合对应的恢复系单株。
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