CN116287403B - 一种创造优势杂交粳稻的育种方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种创造强优势杂交粳稻的育种方法。以待改良的水稻粳稻保持系为母本,以稳定遗传的半矮秆、抽穗期提前、且分蘖增多的mrg‑1为父本。本发明提供的突变体神奇草稻mrgmagic rice grass)突变体,是其野生型日本晴经EMS化学诱变获得,经基因芯片测序发现,mrg突变体的12条染色体相对于日本晴均存在大量差异。所述mrg‑1来源于突变体mrg和日本晴杂交后代,特点为半矮秆、抽穗期提前、且分蘖增多,OsmiR156h基因表达量上调1.3倍以上。本方法可以快速创建矮化的保持系和相对应的不育系,利用粳稻恢复系组配,可以快速创建出杂种优势强、制种产量高、制种成本低、适应范围广的粳粳交杂交稻新组合。

Description

一种创造优势杂交粳稻的育种方法
技术领域
本发明涉及水稻分子育种领域,具体说是一种杂交粳稻的育种方法,尤指利用一种水稻突变体mrg进行改良粳稻保持系与不育系,并采用水稻回交育种、全基因组测序及分子标记辅助选择手段建立一套快速高效创造强杂种优势的杂交粳稻的育种方法。
背景技术
中国杂交籼稻的推广应用取得了举世瞩目的成就,然而杂交粳稻的发展却十分缓慢。目前,我国杂交籼稻的种植面积占水稻种植面积的一半以上,而杂交粳稻所占比例仅为3%。相比之下,杂交粳稻还有很大的发展空间。如果杂交粳稻年种植面积从3%扩大到50%,就有希望每年增产35亿千克优质稻谷,实现中国杂交粳稻的跨越式发展。
但目前由于技术限制,中国杂交粳稻的增产优势在实际应用中不如杂交籼稻的杂种优势强,杂交粳稻的增产幅度远低于杂交籼稻,其增产优势仅为10%左右。这主要是因为杂交粳稻可用育种材料短缺,父母本异交性状不理想,粳稻资源缺乏多样性。恢复系在粳稻中十分匮乏,而受遗传因素限制又不能直接利用籼稻的恢复系,只能通过“籼粳架桥”的方式获得中间材料来间接利用籼稻中的恢复基因。但是这种“籼粳架桥”技术获得的中间材料的籼粳成分必须适度,籼型成分过多则不能适应北方的生态条件,籼型成分太低又不能扩大双亲间的遗传差距而扩大杂种优势。因此生产上运用的粳稻不育系所配杂种的优势利用实际上是部分亚种间杂种优势利用。
目前杂交粳稻应用最广的三系不育系母本均属于BT型不育系,具有开颖角度小、柱头外露率低、异交结实率低,加之细胞质的负效应导致不育系开花时间比保持系、恢复系明显延迟,造成父母本花时差,导致杂交粳稻制种产量低、不育系繁殖困难,杂交制种成本过高,且稻米品质容易陈化。另外绝大多数粳稻不育系仍然是在20世纪80年代转育的,不育系选育的滞后严重影响了杂交粳稻育种水平的提高。严重制约了杂交粳稻的推广应用。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷,本发明提供一种创制强杂种优势杂交粳稻的育种方法。
本发明利用突变体mrg对现有的粳稻保持系与不育系的株高、分蘖期和抽穗期等进行改良,同时将突变体mrg本身基因组携带的巨多变异回交到相应的粳稻保持系与不育系,使改良后的不育系与粳稻恢复系之间存在很大的遗传差异,从而创造出强杂种优势的杂交粳稻。且改良的不育系与粳稻恢复系,开花时间接近一致,可以大大提高制种效率,降低制种成本。
本发明所述的水稻突变体mrgmagic rice grass),是将粳稻品种日本晴(NPB)经EMS(Ethyl methane sulfonate,甲基磺酸乙酯)化学诱变获得。相比于日本晴,突变体mrg能够稳定遗传,表现为株高变矮,分蘖数量多(如图1所示)。
图2给出了突变体mrg的基因芯片测序结果。mrg突变体的12条染色体相对于日本晴均发生了大量突变,如多种类型的碱基替换、颠换或短片段的重复插入或缺失。
本发明以突变体mrg的功能基因序列本身开发选择荧光定量PCR引物156h-F和156h-R,而后对改良水稻受体材料进行背景选择,从而将目标性状基因区段转育至水稻受体材料。
所述的目标性状为(但不限于)株叶型态好、植株变矮、多分蘖、抽穗期提前,进一步包括抗病或高产等性状。所述的改良品系/种包括但不限于:日本晴、武运粳7号、武运粳7号A、武运粳21号、嘉禾212、嘉禾212A、台中65A等。
本发明解决上述技术问题对应采用的技术方案是:
1)突变体mrg的分离和遗传分析:本发明提供的突变体mrg来自粳稻品种日本晴EMS化学诱变。通过与野生型日本晴的正反交实验及F2群体分离情况,表明该突变体至少由两对半显性基因控制,且可以分离出稳定的株叶型态好、半矮秆、分蘖增多且抽穗期提前的后代,命名为mrg-1
2)定位群体的构建:为了确定控制半矮秆、分蘖增多、且抽穗期提前的基因,本发明利用稳定遗传的半矮秆、抽穗期提前、且分蘖增多的mrg-1与籼稻品种中组14杂交,获得F1后自交,得到2553株F2遗传群体。
3)初定位与精细定位:利用步骤2)中的F2遗传群体,从中选出797株与中组14表型一致的个体(即表现为高秆、晚熟、分蘖一般等),作为定位群体。利用分布于整个染色体组的SSR等分子标记,定位于第六号染色体的6-11和6-15标记之间,通过对其序列分析,本发明利用SNP、InDel等多态性引物,将其定位于P2和P1标记之间58.6Kb范围之间,如图4所示。通过分析此区段开放阅读框(ORF)推测候选基因。发现其中一个基因是OsmiR156h基因,对该序列测序,发现DNA序列没有任何突变,但是设计实时荧光定量156h-F和156h-R引物对该基因表达量进行实时荧光定量PCR检测,发现半矮秆、抽穗期提前、且分蘖增多的后代单株的OsmiR156h表达量较中组14均上调1.3倍以上。OsmiR156h基因核酸序列如SEQ ID NO:1。
在上述步骤3中定位群体中选取单株,每株取嫩叶,使用CTAB法从嫩叶中提取基因组DNA;
所述的InDel标记引物为:
P2正向引物F:5’- AACCTCGCATTTGGATTTTG -3’;
P2反向引物R:5’- CTGACCTGGTCTCCGTGATT -3’;
P1正向引物F:5’- CAAGAAGCCAAGAAGCAAGAA -3’;
P1反向引物R:5’- GGGGAAGACTCCAGTGAAGG -3’。
在上述方案的基础上,步骤3中还包括使用实时荧光定量PCR方法对OsmiR156h基因表达量的测定。
所述实时荧光定量PCR方法中使用的特异性扩增引物的序列为:
正向引物156h-F:5’- CGAGGAGATCAGCGATTATT -3’;
反向引物156h-R:5’- CTAGCAGCACACATCAAATG -3’。
上述技术方案通过下列步骤实现:
本发明提供一种创造强优势杂交粳稻的育种方法,其技术方案包括如下步骤:
步骤1,以待改良的水稻粳稻保持系(如武运粳7号、武运粳21号、嘉禾212等)为母本1,以稳定遗传的半矮秆、抽穗期提前、且分蘖增多的mrg-1为父本1进行常规有性杂交后,与父本1回交一次,获得的BC1F1再自交,获得BC1F2代分离群体;
步骤2,对步骤1获得的BC1F2分离群体进行田间单株选择,筛选包含母本1优良农艺性状,且包含父本1(mrg-1)半矮秆、抽穗期提前、且分蘖增多的单株。
步骤3,对步骤2筛选的单株使用引物156h-F和156h-R进行实时荧光定量PCR测定OsmiR156h基因表达量,筛选出OsmiR156h基因表达量提高1.3倍以上的单株。
步骤4,对步骤3筛选的单株与父本1继续回交四代以上,且每一代按照步骤2和步骤3进行农艺性状筛选,并采用实时荧光定量PCR检测OsmiR156h基因的表达量,得到稳定的包含母本1优良农艺性状,且包含父本1半矮秆、抽穗期提前、且分蘖增多的改良粳稻保持系。
步骤5,以步骤4获得的改良粳稻保持系为父本2,以待改良的水稻保持系对应的BT型细胞质雄性不育为母本2,进行杂交,获得F1单株,筛选田间农艺性状优良、柱头外露率高、且花粉镜检100%不育的单株与父本2继续回交;
步骤6,步骤5筛选的回交后代继续与父本2回交四代以上,得到稳定的包含母本2优良农艺性状,且半矮秆、分蘖多、生育期提前的、遗传背景更接近mrg-1、与待改良的水稻不育系基因存在多处碱基序列差异的改良不育系。
步骤7,以步骤6获得的稳定不育系与粳稻恢复系(如C53、中恢7277等)杂交制种,得到杂种优势强,且花时相遇的杂交粳稻。
在上述方案的基础上,
所述优良农艺性状包括:株叶型态好、植株变矮、分蘖增多、抽穗期提前、抗病、高产中的一种或几种。
在上述方案的基础上,
步骤3中所述使用实时荧光定量PCR方法对OsmiR156h基因表达量进行测定的具体步骤包括:
步骤3-1,对步骤2筛选的单株进行编号,使用Trizol法提取总RNA;
步骤3-2,使用ReverTra Ace quantitative RCR RT Master Mix试剂盒进行反转录;
步骤3-3,配制PCR反应体系,包括单株cDNA 2µl, 2×SYBR Green PCR MasterMix 10µl,10µM 特异性扩增引物各1µl,ddH2O26µl,总计20µl;
步骤3-4,进行PCR扩增反应:94℃预变性10分钟;94℃变性15秒,60℃退火15秒,72℃延伸15秒,40个循环。
在上述方案的基础上,
所述特异性扩增引物的序列为:
正向引物156h-F:5’- CGAGGAGATCAGCGATTATT -3’;
反向引物156h-R:5’- CTAGCAGCACACATCAAATG -3’。
与现有的传统育种相比,本发明优点在于:
(1)本发明提供的突变体mrg存在一个显性半矮秆基因,可以快速创建矮化的保持系和相对应的不育系。
(2)本发明提供的突变体mrg与日本晴之间的全基因存在多处碱基序列差异,利用粳稻恢复系组配,可以快速创建强杂种优势杂交粳稻组合,从根本上解决因粳粳杂交稻亲本之间遗传亲缘关系较近杂种优势弱等问题。
(3)以mrg-1材料转育的粳稻半矮秆、分蘖多且抽穗期提前等不育系材料与粳型恢复系开花时期一致,可以提高制种产量20%-35%、降低制种成本25-50%。
附图说明
本发明有如下附图:
图1 为突变体mrg与日本晴材料的表型对比图;
图2 为突变体mrg与日本晴的基因芯片测序全基因组水平上的突变位点比较图;
图3 为mrg-1与日本晴表型对比图,及农艺性状统计;
图4 为突变体mrg在水稻第六染色体的初步定位和精细定位结果;
图5 中组14与mrg-1回交改良后代对比图;
图6 为实施例2的技术路线图;
图7 为实施例3的技术路线图。
具体实施方式
下面通过两组具体实例对本发明的技术方案进行详细说明,其中涉及的方法如无特别说明均为本领域的技术人员所知晓的常规方法,所用的试剂等材料如无特别说明均为市售购买产品,所用的种质资源均为市售常规品种,可直接从江西现代种业股份有限公司购买或从国家种质库获得。
实施例1:
突变体mrg的获得与表型解析。
1、水稻材料:
水稻(Oryzasativa L.)粳稻品种日本晴(NPB)均为已全基因组测序的国际通用品种。
水稻(OryzasativaL.)突变体神奇草稻mrgmagic rice grass)的原始野生型为粳稻品种日本晴(NPB)。
神奇草稻mrgmagic rice grass),即突变体的获得过程具体如下:
粳稻品种NPB的种子先28°C下预浸泡24小时后,将种子晾干后分别用1.5%、1.0%、0.5%和0%体积比的EMS溶液在28°C下处理22小时,之后用水清洗后,在用上述EMS溶液处理22小时后,在流水中冲洗5小时,在光照培养箱播种盘中发芽,最后种植于大田,收取种子继续种植,从M2代中分离出来一个株高变矮,分蘖数量大的突变体,将该突变体进行多代自交,获得能稳定遗传的突变体,命名为神奇草稻mrgmagic rice grass)。
mrg和野生型日本晴分蘖期叶片5克左右,放置于RNA-free的离心管中。后用干冰寄往测序公司,进行全基因组基因芯片测序。结果分析可知,mrg的12条染色体基因均发生了多处明显突变,如多种类型碱基替换、颠换或短片端的重复插入或缺失。
将突变体mrg和NPB进行正反交,即以突变体mrg为母本,NPB为父本进行杂交;同时以NPB为母本,mrg为父本进行杂交。两种杂交获得的F1代植株表现均为野生型和突变体的中间表型,表现为半矮秆,分蘖中等等表型。正反交获得的F1代植株自交获得的F2群体,表现出高秆、半矮秆与矮秆的遗传分离比符合1:2:1,说明矮秆的表型是由一对显性核基因控制。
2、分析和定位群体:
为了确定控制半矮秆、分蘖增多、且抽穗期提前的基因,本发明利用突变体mrg与日本晴杂交后代稳定分离的半矮秆、分蘖增多、且抽穗期提前的单株mrg-1(如图3所示:mrg-1为突变体mrg与日本晴杂交后代分离的稳定的单株,其中,相对于日本晴株高降低17.72%、分蘖增多29.64%,且生育期提前11.42%。)与籼稻品种中组14杂交,获得F1后自交产生F2,得到2553株F2群体,从中选出797株与中组14表型一致的个体(即表现为高秆、晚熟、分蘖一般等),作为定位群体。在抽穗期797株每株收取1克左右嫩叶,用于提取总DNA。
下表给出了日本晴与mrg-1的性状对比数据:
3、SSR分子标记定位:
采用CTAB法从水稻叶片中提取用于基因定位的基因组DNA。取大约0.2克水稻叶片置于2ml EP管内,直接加入500毫升CTAB和钢珠,利用植物组织研磨器将组织破碎,氯仿抽提,乙醇沉淀,ddH2O2溶解,最后获得基因组DNA。。
初步定位:从突变体mrg与籼稻品种中组14杂交组合的F2群体797株与中组14表型一致的个体中随机选取21株,组成混池,利用已公布的234对近似均匀分布于各条染色体上B套引物(http://www.gramene.org/),获得连锁位置,然后利用97株与中组14表型一致的个体,利用混池定位确定的连锁且具有多态性的引物,根据已知的反应条件进行PCR扩增,具体如下:
PCR反应体系为:水稻基因组DNA 1µl,2×PCR Mix 5µl,10µM F/R引物各1µl,ddH2O22µl,总体系10µl。
PCR扩增条件具体步骤为:94℃预变性4分钟;94℃变性30秒,56℃退火30秒,72℃延伸30秒,35个循环;72℃完全延伸10分钟;经4%琼脂糖凝胶电泳分离和Gel-Red染色,检测PCR产物的多态性,初步定位在第6号染色体长臂上SSR标记6-11和6-15之间。
精细定位:利用mrg-1与中组14组合的F2群体中共计700(797-97-21=679)株与中组14表型一致的个体,在初定位的基础上继续设计InDel标记,最终将该基因精确定位于P2和P1标记之间58.6kb范围之内。
InDel标记引物序列为:
P2F:5’- AACCTCGCATTTGGATTTTG -3’;
P2R:5’- CTGACCTGGTCTCCGTGATT -3’;
P1F:5’- CAAGAAGCCAAGAAGCAAGAA -3’;
P1R:5’- GGGGAAGACTCCAGTGAAGG -3’.
产物检测:在含有Gel-Red的4.0%的琼脂糖凝胶电泳,紫外灯下观察并拍照记录结果。
4、基因预测和比较分析:
根据精细定位的结果,在58.6kb范围内根据RAP-DB(http://rapdb.dna.affrc.go.jp/)的预测,发现在此区间内共有4个候选基因,根据网站中基因功能的预测,我们首先设计四个基因的测序引物,采用PCR方法分别从mrg和野生型品种基因组中扩增出这些候选基因进行测序分析。结果这些基因并没有突变。但是对这些基因的表达量进行检测,发现半矮秆、抽穗期提前、且分蘖增多的后代单株的OsmiR156h表达量均上调1.3倍以上,可能是上游的甲基化水平的改变引起的表观变异。
PCR扩增体系:水稻基因组DNA 5ul,2×KOD Buffer 25ul,2mM dNTP 10ul,10uMF/R引物个3.0ul,KOD FX DNA聚合酶1ul,ddH2O 3ul,总体系50ul。
PCR扩增条件:94℃预变性4分钟;98℃变性1分钟,60℃退火30秒,68℃延伸1分钟,32个循环;68℃完全延伸10分钟。
实施例2:
本实施例提供了一种对“武运粳7号A”粳稻不育系品种进行改良,并创制强优势粳粳交杂交水稻的方法,包括以下步骤:
(1)杂交
以现有待改良的粳稻不育系“武运粳7号A”对应的“武运粳7号”保持系为母本1,以含有显性半矮秆、多分蘖、抽穗期提前的mrg-1为父本1,进行常规有性杂交,再继续与突变体mrg-1回交,获得的BC1F1再自交,获得BC1F2分离群体;
(2)田间农艺性状筛查
对步骤(1)的BC1F2分离群体进行田间农艺性状筛选,择优选择株叶形态较好、半矮秆、多分蘖、抽穗期提前含有父母本优良性状等单株,共计12株。
(3)实时荧光定量PCR表达量鉴定
通过国家水稻数据中心查询OsmiR156h基因,以OsmiR156h基因为模版设计实时荧光定量PCR引物156h-F和156h-R进行特异性扩增,对上述步骤(2)筛选获得的12个单株进行OsmiR156h基因表达量的分析,具体如下:
1)RNA制备:对上述12个单株进行植株编号,使用Trizol法提取总RNA。
2)反转录:使用ReverTra Ace quantitative RCR RT Master Mix试剂盒(Toyobo)进行反转录。
3)实时荧光定量PCR:水稻cDNA 2µl, 2×SYBR Green PCR Master Mix 10µl,10µM F/R引物各1µl,ddH2O2 6µl,总体系20µl。
扩增条件具体步骤为:94℃预变性10分钟;94℃变性15秒,60℃退火15秒,72℃延伸15秒,40个循环。
所述实时荧光定量PCR方法中使用的OsmiR156h基因特异性扩增引物的序列为:
156h-F:CGAGGAGATCAGCGATTATT;
156h-R:CTAGCAGCACACATCAAATG。
4)结果统计
计算实时荧光定量PCR结果,剔除掉OsmiR156h基因表达没有上调的单株,筛选得到OsmiR156h基因表达上调1.3倍以上的单株。结果:有1份OsmiR156h基因表达没有上调的单株被剔除掉,筛选得到11份OsmiR156h基因表达上调1.3倍以上的单株。
(4)连续回交:
将步骤(3)筛选得到的OsmiR156h基因表达上调1.3倍以上的单株,与mrg-1父本1再回交四代以上,且每一代进行步骤(2-3)农艺性状筛选和实时荧光定量PCR检测OsmiR156h基因的表达量,育成7株稳定的含母本优良农艺性状,且半矮秆、分蘖多、生育期提前的、遗传背景更接近mrg-1的改良新粳稻保持系(命名为明涧B)。
(5)不育系培育
以“武运粳7号A”为母本2,以步骤(4)以步骤获得的7株改良新粳稻保持系为父本2进行杂交,获得F1单株,筛选田间农艺性状优良、柱头外露率高、且花粉镜检100%不育的单株F1单株与父本2继续回交。
(6)连续回交
重复步骤(5),再回交四代以上,最后进行花粉镜检和套袋检测,选育出17个单株(父本2)转育的不育系都达到99%以上,得到稳定的含母本优良农艺性状,且半矮秆、分蘖多、生育期提前、遗传背景更接近mrg-1的改良新不育系(命名为明涧A)。
(7)强优势杂交粳稻
以步骤(6)获得的稳定优良半矮秆、分蘖多、生育期提前的、遗传背景更接近mrg-1存在巨多突变的粳稻不育系明涧A与粳型恢复系C53杂交制种,花时相遇,降低制种成本25-35%,获得的强杂种优势杂交粳稻增产25-35%。
实施例3:
本实施例提供了一种对“嘉禾212A”粳稻不育系品种进行改良,并创制强优势粳粳交杂交水稻的方法,包括以下步骤:
(1)杂交
以现有待改良的粳稻不育系“嘉禾212A”对应的“嘉禾212”保持系为母本1,以含有显性半矮秆、多分蘖、抽穗期提前的mrg-1为父本1,进行常规有性杂交,再继续与突变体mrg-1回交,获得的BC1F1再自交,获得BC1F2分离群体;
(2)田间农艺性状筛查
对步骤(1)的BC1F2代进行田间农艺性状筛选,择优选择株叶形态较好、半矮秆、多分蘖、抽穗期提前含有父母本优良性状等单株,共计17株。
(3)qRT-PCR表达量鉴定
通过国家水稻数据中心查询OsmiR156h基因,以OsmiR156h基因为模版设计实时荧光定量PCR引物156h-F和156h-R进行特异性扩增,对上述步骤(2)筛选获得的17个单株进行OsmiR156h基因表达量的分析。
1)RNA制备:对上述17个单株进行植株编号,使用Trizol法提取总RNA。
2)反转录:使用ReverTra Ace quantitative RCR RT Master Mix试剂盒(Toyobo)进行反转录。
3)q-PCR:水稻cDNA 2µl, 2×SYBR Green PCR Master Mix 10µl,10µM F/R引物各1µl,ddH2O2 6µl,总体系20µl。
扩增条件具体步骤为:94℃预变性10分钟;94℃变性15秒,60℃退火15秒,72℃延伸15秒,40个循环。
所述实时荧光定量PCR方法中使用的OsmiR156h基因特异性扩增引物的序列为:
156h-F:CGAGGAGATCAGCGATTATT;
156h-R:CTAGCAGCACACATCAAATG。
4)结果统计
计算实时荧光定量PCR结果,剔除掉OsmiR156h基因表达没有上调的单株,筛选得到OsmiR156h基因表达上调1.3倍以上的单株。结果:有2份OsmiR156h基因表达没有上调的单株被剔除掉,筛选得到16份OsmiR156h基因表达上调1.3倍以上的单株。
(4)连续回交:
将步骤(3)筛选得到的OsmiR156h基因表达上调1.3倍以上的单株,与mrg-1父本1再回交四代以上,且每一代进行步骤(2-3)农艺性状筛选和实时荧光定量PCR检测OsmiR156h基因的表达量,育成12株稳定的含母本优良农艺性状,且半矮秆、分蘖多、生育期提前的、遗传背景更接近mrg-1的改良新粳稻保持系(命名为嘉山B)。
(5)不育系培育
以“嘉禾212A”为母本2,以步骤(4)以步骤获得的9个优良稳定新型粳稻保持系为父本2进行杂交,获得F1单株,筛选田间农艺性状优良、柱头外露率高、且花粉镜检100%不育的单株F1单株与父本2继续回交。
(6)连续回交
重复步骤(5),再回交四代以上,最后进行花粉镜检和套袋检测,9个单株(父本2)转育的不育系都达到98%以上,得到稳定的优良,且半矮秆、分蘖多、生育期提前的、遗传背景更接近mrg-1的改良不育系(命名为嘉山A)。
(7)强优势杂交粳稻
以步骤(6)获得的稳定优良半矮秆、分蘖多、生育期提前的、遗传背景更接近mrg-1存在巨多突变的粳稻不育系嘉山A与粳稻恢复系中恢7277杂交制种,花期相遇,降低制种成本25-30%,获得的强杂种优势强粳粳交杂交水稻增产20-25%。
以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。有必要指出,本发明不局限于以上实施例,对于本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形,均应认为是本发明的保护范围。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (4)

1.一种创造优势杂交粳稻的育种方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1,以待改良的水稻粳稻保持系为母本1,以稳定遗传的mrg-1为父本1,进行常规有性杂交后,与父本1回交一次,获得的BC1F1再自交,获得BC1F2代分离群体;
步骤2,对步骤1获得的BC1F2代分离群体进行田间单株选择,筛选同时包含母本1和父本1本身优良农艺性状的单株;上述优良农艺性状包括:株叶型态好、植株变矮、分蘖增多、抽穗期提前、抗病、高产中的一种或几种;
步骤3,对步骤2筛选的单株使用实时荧光定量PCR方法检测显性多蘖半矮秆基因OsmiR156h的基因表达量,筛选出OsmiR156h基因表达量上调1.3倍以上的单株;
步骤4,对步骤3筛选的单株与父本1继续回交四代以上,且每一代按照步骤2和步骤3进行农艺性状筛选,并采用实时荧光定量PCR方法检测OsmiR156h基因的表达量,得到同时包含母本1和父本1本身优良农艺性状的改良粳稻稳定保持系;
步骤5,以步骤4获得的改良粳稻保持系为父本2,以待改良的水稻粳稻保持系对应的BT型细胞质雄性不育系为母本2进行杂交,获得F1单株,筛选田间具有优良农艺性状、柱头外露率高、且花粉镜检100%不育的F1单株与父本2继续回交;
步骤6,以步骤5得到的回交子代继续与父本2回交四代以上,得到同时包含母本2和父本2本身优良农艺性状的稳定不育系;
步骤7,以步骤6获得的稳定不育系与粳稻恢复系杂交制种,得到杂种优势强且花时相遇的杂交粳稻。
2.如权利要求1所述的一种创造优势杂交粳稻的育种方法,其特征在于:
步骤1中所述待改良的水稻粳稻保持系品种包括:武运粳7号、武运粳21号、嘉禾212;步骤7中所述粳稻恢复系品种包括:C53、中恢7277。
3.如权利要求1所述的一种创造优势杂交粳稻的育种方法,其特征在于:
步骤3中所述使用实时荧光定量PCR方法对OsmiR156h基因表达量进行测定的具体步骤包括:
步骤3-1,对步骤2筛选的单株进行编号,使用Trizol法提取总RNA;
步骤3-2,使用ReverTra Ace quantitative RCR RT Master Mix试剂盒进行反转录;
步骤3-3,配制PCR反应体系,包括单株cDNA 2µl, 2×SYBR Green PCR Master Mix 10µl,10µM 特异性扩增引物各1µl,ddH2O2 6µl,总计20µl;
步骤3-4,进行PCR扩增反应:94℃预变性10分钟;94℃变性15秒,60℃退火15秒,72℃延伸15秒,40个循环。
4.如权利要求3所述的一种创造优势杂交粳稻的育种方法,其特征在于:
所述特异性扩增引物的序列为:
正向引物156h-F:5’- CGAGGAGATCAGCGATTATT -3’;
反向引物156h-R:5’- CTAGCAGCACACATCAAATG -3’。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103421889A (zh) * 2012-10-09 2013-12-04 华中农业大学 一种改良水稻粒型和粒重的方法
CN103993018A (zh) * 2014-03-13 2014-08-20 中国科学院遗传与发育生物学研究所 控制水稻株高、提高抗倒伏能力、增加有效分蘖数和产量的基因及其应用
CN104737898A (zh) * 2015-04-02 2015-07-01 福建金山都发展有限公司 一种水稻长粒粳型亲籼两系不育系种质的快速创制方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103421889A (zh) * 2012-10-09 2013-12-04 华中农业大学 一种改良水稻粒型和粒重的方法
CN103993018A (zh) * 2014-03-13 2014-08-20 中国科学院遗传与发育生物学研究所 控制水稻株高、提高抗倒伏能力、增加有效分蘖数和产量的基因及其应用
CN104737898A (zh) * 2015-04-02 2015-07-01 福建金山都发展有限公司 一种水稻长粒粳型亲籼两系不育系种质的快速创制方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Haplotype-based allele mining in the Japan-MAGIC rice population;Daisuke Ogawa等;《Sci Rep》;第8卷(第1期);4379 *
探路粮食安全与产业链发展新模式——江西省社提升粮食和重要农产品稳产保供的实践探索;江西省供销合作社;《中国合作经济》(第02期);第49-52 *

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