CN115943885B - 一种水稻正温敏不育系转换成可繁殖杂合雄性不育系的分子选育方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水稻正温敏不育系转换成可繁殖杂合雄性不育系的分子选育方法。本发明选用同时携带tms5和rtms10 HB基因的农艺性状优良的正光温敏不育系S为轮回亲本，分别与携带rtms10 RS基因的反温敏雄性不育资源RS和携带rtms10 R基因的水稻资源杂交、回交并自交，通过分子辅助选择手段，分别选育与正温敏不育系相同遗传背景的反温敏不育系RS及杂合雄不育保持系HB，在短日低温条件下，以选育的RS为母本与HB或S杂交制种，进行杂合雄性不育系的繁殖；或在长日高温条件下，以S为母本，与RS杂交制种，进行杂合雄性不育系的繁殖。本发明杂合雄性不育系的育性不受光温影响，制种安全，可解决光温敏不育系制种潜在风险的技术难题。
Description
技术领域
本发明属于遗传作物分子生物学技术领域，尤其涉及一种正温敏不育系转换成可繁殖杂合雄性不育系的分子选育方法及其应用。
背景技术
水稻光温敏核不育资源的发现及其在两系杂交水稻中的应用为我国水稻生产发挥了重大作用。目前我国两系杂交水稻年推广种植面积超过1亿亩，占杂交稻种植面积的40％左右。然而，光温敏核不育系育性随光温条件变化易发生转换，使得两系杂交水稻一直具有潜在制种风险。近年来全球气候复杂多变，两系杂交稻制种风险居高不下，制种失败事件频频发生。制种安全性问题已成为制约两系杂交水稻健康持续发展的主要障碍。因而，生产上迫切需要一种恢复谱广、不育性不受环境影响且可繁殖的雄性不育新资源，以克服两系法杂交水稻潜在制种风险的技术难题。
梁满中等(2006)将YNS分别与不同基因来源的正光/温敏不育系(长日高温不育、短日低温可育)杂交，发现YNS与农垦58S及其衍生不育系7001S、培矮64S杂交F1无论在长日高温、短日高温，还是在短日低温、长日低温的条件下均表现为雄性不育，而雌蕊发育正常，能够接受正常可育花粉，并发育成种子。为了解析这种杂合雄性不育的遗传规律，倪金龙等研究发现来自雁农S的反温敏不育基因rtms10单倍型rtms10YNS(或rtms10RS)与来自1892F的单倍型rtms10YNS(或rtms10HB)互作导致了杂合雄性不育表型，并发明了一种水稻可繁殖杂合雄性不育系的分子选育方法(ZL201911258959.4)，创制了育性稳定的L422背景杂合雄不育系L422HS，并进行了配组分析。结果表明杂合雄性不育系具有制种安全性和配组较自由的特点，具有较好的育种应用潜力。由于生产上大面积应用的正温敏不育系如1892S、Y58S、C815S、深08S等与反温敏不育系YNS杂交F1均表现为杂合雄性不育表现，按“一种水稻可繁殖杂合雄性不育系的分子选育方法及其应用”的专利方法(ZL201911258959.4)，难以直接转育成相同遗传背景且育性稳定的杂合雄性不育系如1892HS、Y58HS、C815HS、深08HS等。
为了解决1892S、Y58S、C815S、深08S等这类与反温敏不育系如雁农S杂交F1出现杂合雄性不育的正温敏不育系的制种风险问题，本发明通过分子设计育种手段，将上述正温敏不育系转育成不育性稳定的杂合雄性不育系，实现安全制种，为提升我国杂交水稻安全高质量发展提供技术支撑。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种正温敏不育系转换成可繁殖杂合雄性不育系的分子选育方法及其应用，目的在于解决现有技术中的一部分问题或至少缓解现有技术中的一部分问题。
本发明是这样实现的，一种正温敏不育系转换成可繁殖杂合雄性不育系的分子选育方法，其特征在于，包括选用同时携带tms5和rtms10HB基因的农艺性状优良的正光温敏不育系S为轮回亲本，分别与携带rtms10RS基因的反温敏雄性不育资源RS和携带rtms10R基因的水稻资源杂交、回交并自交，通过分子辅助选择手段，分别选育与正温敏不育系相同遗传背景且聚合TMS5和rtms10RS的反温敏不育系RS及聚合TMS5和rtms10HB的杂合雄不育保持系HB，在短日低温条件下，以选育的RS为母本，与HB或S杂交制种，进行杂合雄性不育系的繁殖；或在长日高温条件下，以S为母本，与RS杂交制种，进行杂合雄性不育系的繁殖；
分子标记辅助选择聚合TMS5和rtms10RS的RS和聚合TMS5和rtms10HB的HB过程涉及的分子标记引物序列如SEQ ID NO.1-SEQ ID NO.6所示。
进一步地，所述同时携带tms5和rtms10HB且与反温敏不育系雁农S及其衍生反温敏不育系杂交F1在长日高温和短日低温均表现雄性不育的水稻正温敏不育系S，包括但不限于1892S、C815S、Y58S、P88S、深08S及其衍生正温敏不育系。
进一步地，所述携带rtms10RS基因的反温敏雄性不育资源RS为雁农S或其同型系及衍生反温敏核不育系。
进一步地，所述携带rtms10R基因的水稻资源包括并不限于9311、粤禾丝苗、R498、RH003、轮回422、培矮64等。
如上述的一种正温敏不育系转换成可繁殖杂合雄性不育系的分子选育方法在水稻育种中的应用。
本发明中所述同时携带tms5和rtms10HB且与反温敏不育系雁农S及其衍生反温敏不育系杂交F1在长日高温和短日低温均表现雄性不育的水稻正温敏不育系S，包括但不限于1892S、C815S、Y58S、深08S、1563S及其衍生正温敏不育系；所述携带rtms10RS基因的反温敏雄性不育资源RS为雁农S或其同型系及衍生反温敏核不育系；所述的所述携带rtms10R基因的水稻资源包括并不限于9311、粤禾丝苗、R498、RH003、轮回422、培矮64、雁农F(雁农S可育近等基因系)。
有益效果
本发明是一种方法上的创新，是将现代分子生物学的分子标记技术与传统的作物遗传育种中的杂交、回交、测交等多种选择技术有机结合，为作物新品种选育、新材料创制提供快捷、准确、可预见的实用方法。本发明以同时携带tms5和rtms10HB的正温敏不育系1892S为轮回亲本，分别与携带rtms10RS的反温敏不育系雁农S和携带rtms10R的正常可育材料轮回422杂交、回交，通过分子标记选择手段，以选育可繁殖的杂合雄性不育系1892HS，为杂交水稻安全制种提供育种材料和技术保障。
附图说明
图1：正温敏不育系转换成可繁殖杂合雄性不育系的分子选育方法技术路线图。
图2：雁农S/1892S F1在长日高温和短日低温条件下的花粉镜检及自交结实情况。
图3：雁农S/1892S F1在长日高温下可染花粉萌发情况。
图4：rtms10RS、rtms10HB和TMS5基因分子标记图谱(样品编号1-12依次为9311、粤禾丝苗、R498、RH003、轮回422、培矮64、1892S、Y58S、C815S、深08S、P88S和雁农S)。图5：1892HS海南春季繁殖盛花期田间现场。
图6：组合1892HS/粤禾丝苗大田种植表现。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明，各实施例及试验例中所用的设备和试剂如无特殊说明，均可从商业途径得到。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明披露了一种正温敏不育系转换成可繁殖杂合雄性不育系的分子选育方法及其应用，本发明的技术路线图如图1所示。具体如下实施例所示。
实施例1
1、雁农S与1892S、Y58S、C815S、P88S等杂交F1的育性观察
以雁农S(由湖南省衡阳市农科所选育)为母本，于2014年春季在海南陵水分别与1892S(由安徽省农业科学院水稻研究所选育)、C815S(由湖南农业大学选育)、P88S(由国家杂交水稻工程技术研究中心选育)、Y58S(由湖南杂交水稻工程中心选育)、深08S(由国家杂交水稻工程技术研究中心清华深圳龙岗研究所选育)等正温敏不育系杂交。双亲及F1于2014年夏季种植在安徽省农科院合肥岗集生态试验基地。抽穗期利用1％的碘-碘化钾溶液对双亲及F1植株的花粉育性表现进行检测，并进行套袋自交。结果显示，长日高温条件(8月份)下，雁农S/1892S F1尽管出现可染花粉(图2)，但花粉不能萌发，而对照1892F(为1892S可育近等基因系，由安徽省农业科学院水稻研究所选育)花粉萌发正常(图3)，且自交不结实(表1)，表明在长日高温条件下雁农S/1892S F1表现为雄性不育；在短日低温条件(9月份)下，F1镜检无可染花粉，且自交不结实(图2和表1)，这种F1在高低温均表现雄性不育的现象称为杂合雄性不育。
表1雁农S与1892S、C815S、Y58S、P88S、深08S等正温敏不育系杂交F1自交结实情况(2014)
2、反温敏不育系1892RS、杂合雄性不育保持系1892HB及杂合雄性不育系1892HS的分子选育
2014年夏季在合肥以正温敏不育系1892S(携带tms5tms5rtms10HBrtms10HB)为轮回母本，分别与反温敏不育系雁农S(携带TMS5TMS5rtms10RSrtms10RS)和正常可育材料(携带TMS5TMS5rtms10Rrtms10R)杂交、回交，按照图1的技术路线进行分子标记辅助育种，TMS5、rtms10RS和rtms10HB基因选择按图4扩增产物带谱判定，rtms10R基因选择根据rtms10RS和rtms10HB基因标记扩增图谱综合判断，既不符合rtms10Rs带谱又不符合rtms10HB的样品，可判定为携带rtms10R基因。2019年夏季分别获得1892S背景且携带TMS5TMS5rtms10RSrtms10RS的反温敏不育株系1892RS和1892S背景且携带TMS5TMS5rtms10HBrtms10HB的杂合雄性不育保持株系1892HB。2020年春季，在海南陵水以1892RS为母本，与1892HB进行杂交，获得杂合雄性不育系1892HS。2020年夏季在合肥及2021年春季在海南陵水通过观察自交结实和花药形态判断1892HS的育性，并在人工气候室高温(平均温度为32℃)和低温(平均温度为32℃)条件下观察了1892HS花粉育性。结果显示，1892HS在长日高温和短日低温条件下均表现雄性不育。
引物序列如下：
表2引物序列
PCR反应体系：50ng DNA；5ul TAKARA rTaq buffer；浓度为10mM上下游引物各2ul；浓度为2.5mM的dNTPs 5ul；TAKARA rTaq 5U；加ddH2O配至50ul。
PCR程序：95℃3min；95℃30sec，57℃ 30sec，72℃ 30sec，32个循环；72℃ 5min。
3、杂合雄性不育系1892HS的繁殖
2021年夏季在合肥以1892S为母本，以1892RS为父本，父母本按2∶10比例进行栽插，抽穗期喷施“九二○”，并进行人工赶粉。待赶粉结束后，割去父本。待杂交种成熟后，收获种子。
2021-2022年冬春春季在海南陵水，以1892RS为母本，以1892HB为父本，父母本按2：10比例进行栽插，抽穗期喷施“九二○”，并进行人工赶粉，父母本花期相遇良好(见图5)。待赶粉结束后，割去父本。待杂交种成熟后，收获种子。
4、杂合雄性不育系1892HS的配组分析
利用1892HS和1892S分别与五山丝苗(由广东省农业科学院水稻研究所选育)、粤禾丝苗(由广东省农业科学院水稻研究所选育)及R9802(由华南农业大学选育)等恢复系杂交配组。从大田种植表现来看，用1892HS配制的3个组合与1892S配组的组合差异不明显，且群体整齐度均较好(见图6)。主要农艺性状考种结果显示，在生育期及产量结构相关性状方面，利用1892HS作为母本同3个恢复系配组与用1892S测配的组合无显著差异(表3)，表明杂合雄性不育系具有较好的育种应用潜力。
表3 1892HS和1892S分别与3个相同恢复系配组F1主要农艺性状比较
注：a，30个重复；b，20个重复；c，1个小区；**表示差异极显著，P＜0.01。
以上内容是结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的保护范围。
Claims (3)
1.一种正温敏不育系转换成可繁殖杂合雄性不育系的分子选育方法，其特征在于，包括选用同时携带tms5和rtms10 HB基因的农艺性状优良的正光温敏不育系S为轮回亲本，分别与携带rtms10 RS基因的反温敏雄性不育资源RS和携带rtms10 R基因的水稻资源杂交、回交并自交，通过分子辅助选择手段，分别选育与正温敏不育系相同遗传背景且聚合TMS5和rtms10 RS的反温敏不育系RS及聚合TMS5和rtms10 HB的杂合雄不育保持系HB，在短日低温条件下，以选育的RS为母本，与HB或S杂交制种，进行杂合雄性不育系的繁殖；或在长日高温条件下，以S为母本，与RS杂交制种，进行杂合雄性不育系的繁殖；所述携带rtms10 RS基因的反温敏雄性不育资源RS为雁农S或其衍生反温敏核不育系；所述携带rtms10 R基因的水稻资源为9311、粤禾丝苗、R498、RH003、轮回422或培矮64；所述分子标记辅助选择聚合TMS5和rtms10 RS的RS和聚合TMS5和rtms10 HB的HB过程涉及的分子标记引物序列如SEQ ID NO.1-SEQ ID NO.6所示。
2.根据权利要求1所述的一种正温敏不育系转换成可繁殖杂合雄性不育系的分子选育方法，其特征在于：所述同时携带tms5和rtms10 HB且与反温敏不育系雁农S及其衍生反温敏不育系杂交F1在长日高温和短日低温均表现雄性不育的水稻正温敏不育系S，包括1892S、C815S、Y58S、深08S、P88S及其衍生正温敏不育系。
3.如权利要求1-2任一所述的一种正温敏不育系转换成可繁殖杂合雄性不育系的分子选育方法在水稻育种中的应用。
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-
2022
- 2022-12-20 CN CN202211640849.6A patent/CN115943885B/zh active Active
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|---|
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