CN1151712C - 杂交水稻的制种方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于杂交水稻利用领域，具体涉及一个水稻散穗矮秆长穗颈高异交水稻不育系的选育、繁殖及其制种方法。本发明采用散穗核不育系410A为母本，常规品种为父本，配制杂交种。试验证明，本发明可显著降低杂交稻种子生产成本，并能有效地避免保持系和不育系的混入而提高杂交稻种子纯度的方法。

Description

杂交水稻的制种方法

技术领域：

本发明属于杂交水稻利用领域，具体涉及一个水稻散穗矮秆长穗颈高异交水稻不育系的选育、繁殖及其制种方法。

背景技术：

近三十年来，中国杂交稻种子生产已形成规模，但杂交稻种子生产成本高问题仍未解决。研究表明商用不育系至今还保留着固有的只适合自交结实的诸多性状是杂交稻种子生产成本高的根本原因。进一步的研究表明，目前杂交稻制种主要的技术缺陷是：

1、现用水稻不育系在花期是紧穗型，一次枝梗与穗主轴的夹角在整个花期都小于10°甚至接近于0°。颖花紧靠在一起使花期稻穗呈棒状，这是典型的自花授粉性状而极不利于异交结实。紧穗型稻穗开花结束后进入灌浆散籽期才逐渐变得松散些。

2、目前主栽杂交稻的不育系和正在研究的不育系抽穗性都很差，有的不育系抽不出剑叶鞘的颖花数高达50％(雄不育颖花被包在剑叶鞘内绝对不可能异交结实)。为了克服这一难点，生产上不得不喷施赤霉素(九二0)刺激不育系抽穗。每克赤霉素市价2.5元，常用量225-300克/公顷，仅此费用就高达562.5-750元/公顷。生产实践表明杂交稻制种如果不喷施赤霉素，在少风地区不人工辅助授粉，则现用水稻不育系的异交结实率会低于20％。一般认为，中国的杂交稻种子生产是靠大量的人力物力投入来实现的。

发明的内容：

本发明提供一种杂交稻制种的新方法以降低杂交稻种子生产成本；本发明还提供一种使杂交稻种子中能有效地避免保持系和不育系的混入而提高杂交稻种子纯度的方法。

1、本发明的科学术语与定义。本申请的发明人经长期观察研究认为：禾本科植物开花期一次枝梗与穗主轴成30-90°夹角的为散穗型；夹角很小甚至一次支梗紧贴主轴而使穗成棒状的为紧穗型。野生稻O.rufipogon，O.longistaminata，O.minuta，O.grandiglumis，O.officinalis，O.alta，O.nivara等几乎都是散穗型。部分野生稻经几千年乃至上万年的人工选择变成了适合自花授粉的紧穗型栽培稻，但也有部分高秆地方品种如四川宜宾竹桠谷(一次枝梗与主轴垂直生长似竹桠)还保留着散穗性状。玉米雄花是散穗型，其他异花传粉授粉的禾本科植物也是散穗型，以此来扩大传粉授粉空间而提高异交结实。散穗性状是典型的异花传粉授粉性状。

2、本发明主要包括不育系的选育及其利用该不育系繁殖制种的技术。

(1)选育散穗矮秆长穗颈长柱头不育系。本申请的发明人把柳州野稻O.rufipogon和长药野稻O.longistaminata的散穗性状和1级长柱头性状(雌蕊总长＞5mm，开花闭颖后95％的颖花有柱头外露)输入到栽培稻得宿根系4020。再经复合杂交选择得到散穗长柱头保持系、散穗长柱头胞质不育系和散穗长柱头非光温敏广恢核不育系。

本申请发明人在宿根系4020的衍生后代中发现一批矮秆长穗颈株系。它们的末花期株高不超过110cm，穗颈长度(穗部最下一个一次枝梗着生点至剑叶耳的长度)超过15cm。它们相应的不育系的穗颈长度为0-3cm。所以，这两者的可育株和不育株之间有约15cm的自然株高差。

用散穗矮秆长穗颈长柱头株系为基础材料即可育成散穗不包颈长柱头高异交结实的胞质不育系和非光温敏广恢核不育系。目前本申请人已育成散穗核不育宿根系410A和散穗野败胞质不育系338A。

(2)散穗不育系的繁殖和杂交种子生产

与现主栽水稻不育系和现有不育系相比，散穗核不育系410A和散穗胞质不育系338A的繁殖和杂交种子生产已十分简便易行。散穗核不育系410A的宿根繁殖系在成都的盛花期与IR58025B等相同，散穗胞质不育系的保持系和目前生产上应用的常规品种(如汕优63、D优系列等)都是410A的全恢复系。把父本品种按适当行比栽入宿根核不育系410A中即可生产出一代杂交种子。散穗核不育系靠兄妹交繁殖再去除兄妹交后代中的可育株，留下不育株生产杂交种子后，不育系稻桩宿根繁殖供再制种用。

散穗矮秆长穗颈一年生保持系与其不育系相间种植繁殖不育系，凭父母本约15cm自然株高差去除混入不育系中的保持系。一年生散穗胞质不育系与恢复系相间种植生产杂交种子。宿根保持系与宿根胞质不育系繁殖出的原生不育系第一次用于生产杂交种子后，其稻桩继续宿根繁殖供第二、第三……次制种之用。

本发明的特点之一是：籼稻散穗完全雄不育系抽穗性很好，100％的颖花伸出剑叶鞘外而完全不必喷施赤霉素来刺激抽穗。

本发明的特点之二是：籼稻散穗不育系的稻穗刚抽出剑叶鞘即呈散穗竹桠状，一次支梗与穗主轴形成60-90°夹角而向四方伸展使小花分布在更大的空间便于接受外来花粉。

本发明的特点之三是：籼稻散穗不育系籽粒细长，其厚度和宽度较小，细长粒的颖花开张性和柱头外露性好。本发明的细长粒散穗不育系开花闭颖后95％的柱头露于颖外可继续接受外来花粉。

本发明的特点之四是：籼稻矮秆(株高＜110cm)长穗颈(颈长约15cm)散穗不育系，保持系和不育系之间有约15cm的自然株高差便于识别。

本发明的特点之五是：宿根不育系的重现性强，即若干年后的宿根不育株仍然可重现由种子直接产生的原生株的各性状。

本发明的特点之六是：宿根不育系与一年生恢复系生产出的一代杂交稻是一年生。

本发明的优点和积极效果

1、确证散穗不育系的自然抽穗性很好。本申请发明人研究发现：各类散穗完全雄不育系稻株在不喷施赤霉素的条件下，95％以上，甚至100％的颖花都能自然伸出剑叶鞘外开颖接受外来花粉。根据这一发现并育成的水稻散穗完全不育系从根本上克服了现用水稻不育系自然抽穗性很差的缺陷。

2、籼稻早、中、迟熟一年生或宿根的胞质或核不育系都不必再喷施赤霉素刺激抽穗，解决了长期未解决的难题而节省大量成本。与现推广的杂交稻种子生产技术相比，可节省成本40％。

3、本发明的不育系生产出的一代杂交稻的外观品质等性状符合国内外优质米标准。

4、矮秆长穗颈不育系和宿根不育系易于实现高纯度，从而配制出高纯度杂交稻种子。

5、散穗不育系综合了原有不育系的丰产性和其它优良经济性状，可组配出高产杂交稻投放市场利用。

具体实施方式：

1、把散穗性状输入不育系

本发明的散穗基因来自长药野生稻O.longistaminata和普通野生稻O.rufipogon，散穗性状是多基因控制的显性性状。我们在用上述两种野稻选育宿根稻和长柱头系过程中，分离选择到大量散穗稻株。广恢非光温敏核不育基因源自国际水稻所的IR36ms，用IR36ms转育后代系中分离出的不育株与散穗宿根长柱头株杂交，先F₁群体中的散穗优良株自交，F₂中的散穗优良不育株与可育株兄妹交，兄妹交后代中的优良散穗不育株与优良散穗可育株再兄妹交数次，直至选获生育期、株高、综合经济性状整齐纯合的散穗核不育宿根系410A。这种宿根核不育系继续兄妹交繁殖和宿根无性繁殖出大批不育株用于生产杂交稻种子。

优良散穗株与主栽保持系杂交，后代中选得的散穗株与野败不育系测交，并连续回交育成散穗野败胞质不育系338A。

2、把矮秆长穗颈性状输入不育系

在宿根稻选育过程中，发现了矮秆长穗颈性状。这一性状容易输入保持系而选获纯合矮秆长穗颈保持系。本发明在研究中证实：矮秆长穗颈性状与隐性高秆长穗颈(eui)性状有相同的功能，一般说来，它们用作保持系时，其相应不育系的长穗颈性状被完全抑制，只是不育系和保持系之间有明显株高差可作去杂标记，而不育系仍然包颈严重即抽穗不良。所以，本发明只把矮秆长穗颈作为去杂标记性状利用而不是用来改进不育系的抽穗性。对于本发明而言，由于采用的散穗性状可以有效地使不育系的全部颖花抽出剑叶鞘外，解决了抽穗不良的问题，从而提高异交结实。

3、散穗宿根核不育系的繁殖

兄妹交繁殖出的宿根核不育系在亚热带稻区旬均气温降至15℃以下时，生长逐渐停止而转入半休眠状态，再降至10℃以下时则完全停止生长，根状茎和稻株基部的芽都进入休眠状态。待旬均气温回升至15℃以上时，在水田或湿润的旱地，根状茎和茎基休眠芽开始萌发产生新叶和新根。新苗四叶期可分株移栽繁殖。完全不感光宿根核不育系的每个单蘖只产生5至7片完全叶即抽穗。弱感光或感光迟熟宿根核不育系经休眠或半休眠后复生的新苗会重现原生株的营养生长特性，直至昼长适合其幼穗分化时才转入生殖生长。

在热带稻区，全年不出现旬均气温低于15℃的时段，且全年都是短日照。所以，宿根核不育系全年不停止生长，每隔约30天即有一批新稻穗抽出。只有在土壤严重干燥时，深入土层中的根状茎才被迫进入休眠状态，一旦供水充足又萌发恢复生长。

宿根核不育系靠根状茎自动移殖或人工分株移植来扩大群体。宿根移植多年不衰。

4、散穗不育系的杂交种子生产

散穗完全不育系的颖花可100％地自然抽出剑叶鞘外，支梗向外伸展使颖花分布在更大的空间，95％以上的柱头闭颖后继续露于颖外，这三个适合异交的关键性状组合在一个不育系中。当前生产上推广的任何一个不育系都没有达到同时具有这三个性状的水平。本发明的散穗不育系在成都不割叶不施用赤霉素不人工辅助授粉的田间条件下，异交结实率高于70％，超过其它主栽不育系(在三不条件下，现主栽不育系异交结实率低于20％)。

一年生早熟散穗不育系与迟熟恢复系组配时，先播栽父本，再按设计方案后播不育系，确保花期相遇。行比、密度等栽培技术与现推广的技术相似。一年生迟熟散穗不育系与迟熟恢复系配组时，基本不调节父母本播差期，而父母本同期播栽。

宿根散穗不育系在灌溉稻区制种，其抽穗开花期几乎不受人为因素的影响，而在一定的气候条件下和相对固定的季节抽穗。根据母本的既定抽穗期安排恢复系播种期以确保花期相遇。开花结束时，可割去父本稻穗，约一个月后，父母本再次抽穗开花制种。这时上次异交结实的杂交种子已黄熟，应及时收割母本黄熟穗，以利于后续制种。

宿根散穗不育系与宿根恢复系在年均气温较高稻区相间种植连续生产杂交稻种子。这种宿根杂交稻种子在年均温较低稻区种植就成为一年生杂交稻。

5、一年生散穗不育系的繁殖

一年生散穗长柱头胞质不育系及其保持系相间种植繁殖不育系。抽穗时完全不喷施赤霉素，无论不育系是披叶或直立叶都不割剑叶。在开花期常有二级风稻区，不搞人工辅助授粉。花期凭保持系与不育系的自然株高差去除混入不育系中的保持系。

6、一次性保持系的使用方法

有的胞质不育系与保持系的测交一代的不育率不育度都完全达100％，但用一个保持系连续回交后，不育度显出不稳定性而有自交结实。本发明在一些胞质不育系的选育过程中预选了一批生育期、株高、粒型等关键性状相似的保持系。不育系定型后，大规模繁殖时，每个预选保持系只与不育系相间种植一次。下一次用另一个保持系与不育系间种繁殖。这样就可以保证不育系的不育度稳定在100％。

Claims (1)

1、一种杂交稻制种的方法，其特征在于采用散穗核不育系410A为母本，常规品种为父本，配制杂交种。