CN116019010B - 一种水稻反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
一种水稻反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 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于遗传作物分子生物学技术领域，尤其涉及一种水稻反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。本发明选用携带rtms10 RS基因的农艺性状优良的反温敏不育系RS为轮回亲本，分别与携带rtms10 HB基因的可育资源和携带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，分别选育与反温敏不育系相同遗传背景的杂合雄不育保持系HB，在短日低温条件下，以RS为母本与HB杂交制种，进行杂合雄性不育系的繁殖。杂合雄性不育系的育性不受光温影响，制种安全。因此，杂合雄性不育系的应用，可解决反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，尤其涉及一种反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）研究发现反温敏不育系雁农S（YNS）与正光温敏不育系农垦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rtms10 YNS(或rtms10 RS）与来自1892F的单倍型rtms10 1892F(或rtms10 HB）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。
为了解决雁农S及其衍生反温敏不育系制种潜在风险的技术难题，本发明通过分子设计育种手段，将反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，本发明提供了一种反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，一种反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，包括选用携带rtms10 RS基因的农艺性状优良的反光温敏不育系RS为轮回亲本，分别与携带rtms10 HB基因的资源和携带rtms10 R基因的水稻可育资源杂交、回交并自交，通过分子辅助选择手段，选育与反温敏不育系相同遗传背景且携带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，与杂合雄不育保持系HB杂交制种，进行杂合雄性不育系的繁殖；
分子标记辅助选择rtms10 HB的杂合雄不育保持系HB过程涉及的分子标记引物序列如SEQ ID NO.1- SEQ ID NO.4所示。
进一步地，所述携带rtms10 RS的反温敏不育系RS，包括但不限于雁农S及其衍生反温敏不育系。
进一步地，所述携带rtms10 HB基因的可育资源，包括但不限于1892F、日本晴、中花11等。
进一步地，所述携带rtms10 R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。
如上述的一种反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。
本发明中所述携带rtms10 RS的反温敏不育系RS，包括但不限于雁农S、T10S及其衍生反温敏不育系；所述携带rtms10 HB基因的可育资源，包括但不限于1892F、日本晴、中花11等；所述携带rtms10 R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。
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。本发明以选用携带rtms10 RS基因的农艺性状优良的反光温敏不育系RS为轮回亲本，分别与携带rtms10 HB基因的资源和携带rtms10 R基因的水稻可育资源杂交、回交并自交，通过分子辅助选择手段，选育与反温敏不育系相同遗传背景且携带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，与杂合雄不育保持系HB杂交制种，进行杂合雄性不育系的繁殖，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：本发明反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：rtms10 RS和rtms10 HB基因分子标记扩增图谱（样品编号1-10依次为9311、粤禾丝苗、R498、RH003、轮回422、培矮64、1892F、日本晴、中花11、雁农S）。
图3：雁农HS在长日高温（合肥8月份）和短日低温（合肥9月份）条件下的育性表现。
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。
本发明披露了一种反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1892F、日本晴、中花11杂交F1的育性观察
以反温敏不育系雁农S（由湖南省衡阳市农科所选育）为母本，于2015年春季在海南陵水分别与1892F（由安徽省农业科学院水稻研究所选育）、日本晴（由安徽省农业科学院水稻研究所种质资源库保存，编号AHRRI-J-RBQ）、中花11（由安徽省农业科学院水稻研究所种质资源库保存，编号AHRRI-J-ZH11）杂交。双亲及F1分别于2015年夏季种植在安徽省农科院合肥岗集生态试验基地。夏季（8月上中旬）和秋季（9月中下旬至10月上旬）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。无论在长日高温还是短日低温条件下，F1均表现雄性不育，即杂合雄性不育。
2、杂合雄性不育保持系雁农HB及杂合雄性不育系雁农HS的分子选育
2015年春季在合肥以反温敏不育系雁农S（基因型为rtms10 RS rtms10 RS）为轮回亲本，分别与可育材料1892F（基因型为rtms10 HB rtms10 HB）和正常可育材料9311（rtms10 R rtms10 R）杂交、回交，按照图1的技术路线进行分子标记辅助育种（引物见表1），rtms10 RS和rtms10 HB基因选择按扩增产物带谱判定（见图2），rtms10 R基因选择根据rtms10 RS和rtms10 HB基因标记扩增图谱综合判断，既不符合rtms10 RS带谱又不符合rtms10 HB的样品，可判定为携带rtms10 R基因。2020年夏季分别获得雁农S背景且携带rtms10 HB rtms10 HB的反温敏不育杂合雄性不育保持株系雁农HB。2021年春季，在海南陵水以反温敏不育系雁农S为母本，与雁农HB进行杂交，获得杂合雄性不育系雁农HS。2021年夏季和秋季在合肥及2022年春季在海南陵水通过镜检和套袋自交观察了雁农HS的育性（见图3）。结果显示，雁农HS在长日高温和短日低温条件下均表现雄性不育。
表1 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50 ul。
PCR程序：95℃ 3min；95℃ 30sec，56℃ 30sec，72℃ 30sec，32个循环；72℃5min。
3、杂合雄性不育系雁农HS的繁殖
2022年春季在三亚以雁农S为母本，以雁农HB为父本，父母本按2:10比例进行栽插，抽穗期喷施“九二〇”，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。
4、杂合雄性不育系雁农HS的配组分析
利用雁农HS和雁农S分别与五山丝苗、粤禾丝苗等恢复系杂交配组。从大田种植表现来看，用雁农HS配制的2个组合与雁农S配组的组合差异不明显，且群体整齐度均较好。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，利用雁农HS作为母本同3个恢复系配组与用雁农S测配的组合无显著差异（表2），表明杂合雄性不育系具有较好的育种应用潜力。
表2 雁农HS和雁农S分别与3个相同恢复系配组F1主要农艺性状比较
注：a，20个重复；b，10个重复
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 (2)
1.一种反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，包括选用携带rtms10 RS基因的农艺性状优良的反光温敏不育系RS雁农S为轮回亲本，分别与携带rtms10 HB基因的可育资源1892F和携带rtms10 R基因的水稻资源9311杂交、回交并自交，通过分子辅助选择手段，分别选育与反温敏不育系相同遗传背景的杂合雄不育保持系HB，在短日低温条件下，以RS为母本与HB杂交制种，进行杂合雄性不育系的繁殖；其中分子标记辅助选择携带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.4所示。
2.如权利要求1所述的一种反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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| 倪金龙.水稻低温敏核不育基因rtms6和rtms10介导的杂合雄性不育遗传规律研究.中国博士学位论文全文数据库 农业科技辑.2022,摘要，第二章第1.4.8节、表2-1，第四章第1.3.1-1.3.2节、第2.2-2.3节、第3节，第五章主要结论部分. * |
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