CN1559189A - 水稻粳型亲籼恢复系的选育方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水稻育种领域，特别涉及水稻籼粳亚种间杂种优势的利用。本发明的目的是利用“特异亲和基因”和“野败型细细胞质雄性不育恢复基因”选育出与籼稻具有亲和性且能恢复水稻野败型细胞质雄性不育性的粳型品系——粳型亲籼恢复系。这种粳型亲籼恢复系与常规籼稻品种、籼型两用核不育系和籼型野败型细胞质雄性不育系杂交，既可以克服籼粳亚种间的杂种不育性，又可恢复野败型细胞质雄性不育性，从而使杂种F1具有正常的结实率，并表现出籼粳亚种间的杂种优势。因此，通过粳型亲籼恢复系的选育和利用可以实现水稻籼粳亚种间杂种优势的利用。
Description
技术领域
本发明属于水稻育种领域，特别涉及水稻籼粳亚种间杂种优势的利用。
背景技术
水稻(O.sativa L.)被划分为两个亚种，即籼亚种(indica)和粳亚种(japonica)，它们各具有许多优良的农艺性状，彼此间有很大的互补性。籼亚种又称为籼型，粳亚种又称为粳型。由于长期进化的结果，籼粳亚种间形成了一定的生殖隔离，其杂种一代通常会出现一定程度的不育性。因此，籼粳亚种间育种受到了限制，籼粳亚种间杂种优势的利用存在很大的障碍。
二十世纪八十年代中期，日本学者池桥宏(H.Ikehashi)等人提出了利用“广亲和基因”选育对籼稻和粳稻都亲和的品种——广亲和品种，和利用广亲和品种克服籼粳亚种间杂种不育性的设想。其后，日本、菲律宾和中国等国育种家先后筛选和选育出一些广亲和品种(系)。二十世纪八十年代后期，我国学者张桂权等针对广亲和品种选育和利用中存在的一些问题，在系统研究籼粳亚种间杂种不育性遗传机理的基础上，提出了利用“特异亲和基因”创建对籼稻具有亲和性的粳型品种——粳型亲籼系，和利用粳型亲籼系克服籼粳亚种间杂种不育性的设想，根据这一设想我国育种家已成功地育成了一批粳型亲籼系。但是目前选育的粳型亲籼系对野败型细胞质雄性不育性缺乏恢复力，因此只能用于配制“两系”籼粳亚种间杂交稻，而不能配制“三系”籼粳亚种间杂交稻，其利用范围受到很大限制。
发明内容
本发明的目的是：利用“特异亲和基因”和“野败型细胞质雄性不育性恢复基因”选育出对籼稻有亲和性、且能恢复野败型细胞质雄性不育性的粳型品系，即粳型亲籼恢复系，从而克服籼粳亚种间的杂种不育性。这种粳型亲籼恢复系既可以与籼型两用核不育系配制“两系”籼粳亚种间杂交稻，又可以与籼型野败型细胞质雄性不育系配制“三系”籼粳亚种间杂交稻，还可以用于选育籼粳亚种间的纯合品种。本发明者认为，从克服籼粳亚种间的杂种不育性，利用籼粳亚种间杂种优势的目的来看，选育粳型亲籼恢复系既切实可行，又具有广泛的利用价值。
根据“特异亲和性”假说，水稻籼粳亚种间杂种不育性至少受六个特异亲和基因座位控制，籼稻和粳稻在多个特异亲和基因座位上携带不同的基因型，籼稻通常携带Si/Si基因型，粳稻通常携带Sj/Sj基因型，因此，在它们的杂种F1(Si/Sj)中，由于Si基因和Sj基因相互作用，导致携带Sj基因的雄配子败育，结实率下降；而粳型亲籼系在多个特异亲和基因座位上携带Si/Si基因型，与籼稻杂交的F1杂种(Si/Si)表现育性正常。但现有的粳型亲籼系具有粳稻遗传背景，且与珍汕97A等野败型细胞质雄性不育系的测交F1表现高度不育，因此在两个野败型细胞质雄性不育基因座上所携带的基因型为rf-3/rf-3和rf-4/rf-4，所以一般的粳型亲籼系对野败型细胞质雄性不育性不具有恢复性，它们的杂种F1虽然不存在亚种间杂种不育性，但却表现野败型细胞质雄性不育性，仍不能正常结实。如果使粳型亲籼系在两个野败型细胞质雄性不育基因座位上的基因型从rf-3/rf-3和rf-4/rf-4分别变为Rf-3/Rf-3和Rf-4/Rf-4，则粳型亲籼系与籼型野败型细胞质雄性不育系杂交，其杂种F1的育性表现正常。这样的粳型亲籼系就是粳型亲籼恢复系。
本发明所提供的水稻粳型亲籼恢复系的选育方法是：选用粳型亲籼系或粳稻品种(系)与籼型野败型细胞质雄性不育恢复系杂交选育出同时具有亲籼性和恢复性的粳型亲籼恢复系。将粳型亲籼恢复系与常规籼稻品种或籼型两用核不育系或籼型野败型细胞质雄性不育系杂交，杂种F1的结实正常，粳型亲籼恢复系的基因组属粳型。选育方法中所采用的粳型亲籼系是由本发明者培育的，有关的选育和鉴定方法已发表在下列文献中：(A)丁效华等，水稻粳型亲籼系亲和性的测定，中国水稻科学，2002，16(4)：366-368；(B)丁效华等，水稻粳型亲籼系粳型性的判别，中国水稻科学，2003，17(1)：21-24。选育方法中所采用的粳稻品种(系)与野败型细胞质雄性不育恢复系是水稻育种家所备的一般性育种材料。
本发明所提供的水稻粳型亲籼恢复系的具体选育方法为下列三种方法之一：(1)选用粳型亲籼系与籼型野败型细胞质雄性不育恢复系杂交，并用粳型亲籼系作轮回亲本回交，把Rf-3和Rf-4基因转移到粳型亲籼系中，选育出具恢复性的粳型亲籼系。(2)用粳稻和籼型野败型细胞质雄性不育恢复系杂交，并用粳稻作轮回亲本回交，通过分子标记辅助选择，把多个座位的Si或Sn基因以及Rf-3和RF-4基因转移到粳稻中，选育出具亲籼性和恢复性的粳型品系。(3)通过分子标记辅助选择，把不同材料中多个座位的Si基因或Sn基因与Rf-3和Rf-4基因聚合在一起，选育出粳型亲籼恢复系。为了确定这三种选育方法是否实现了有关目的基因的转移，得到的育种产品是否为真正的粳型亲籼恢复系，还需要采用下列方法进行鉴定：(1)按上述文献(A)中描述的方法，测定产品的亲和性，如其与籼型测验种亲和，而与粳型测验种不亲和，则该产品在多数特异亲和基因座位上携带Si基因；如其与籼型测验种亲和，同时与粳型测验种也亲和，则该产品在多数特异亲和基因座位上携带Sn基因；(2)按上述文献(B)中描述的方法，测定产品的粳型性，如Dj值大于0.5，则证明其具有粳型基因组；(3)以籼型野败型细胞质雄性不育系(如珍汕97A、龙特浦A等)为母本，以育种产品为父本，进行杂交，然后测定杂种F1的育性，如育性正常，证明该产品同时携带Rf-3和Rf-4基因，具有野败型细胞质雄性不育性的恢复性。
本发明的主要特点是：利用“特异亲和基因”和“野败型细胞质雄性不育性恢复基因”选育粳型亲籼恢复系。因此与利用“广亲和基因”选育广亲和品种(系)和利用“特异亲和基因”选育粳型亲籼系的技术有明显不同。粳型亲籼恢复系的选育目标有三个方面，一是强调亲籼性，只对亲籼性加以选择，而对亲粳性不作选择；二是强调粳型性，即基因组必须属于粳型，而不是籼型；三是强调恢复性，即对野败型细胞质雄性不育性具有恢复能力。广亲和品种(系)选育时只强调广亲和性这一个目标，即对籼稻和粳稻都要亲和；而选育粳型亲籼系时强调的是亲籼性和粳型性，恢复性则不是其育种目标。
本发明的优点和效果是：利用粳型亲籼恢复系与籼型两用核不育系和籼型野败型细胞质雄性不育系杂交，既可克服杂种不育性，使杂种F1具有正常的结实率，又使F1杂种表现出籼粳亚种间的杂种优势。因此，通过粳型亲籼恢复系的选育和利用可以实现籼粳亚种间杂种优势的利用。粳型亲籼恢复系还可以用于籼粳亚种间纯系品种的选育，育成兼有籼稻和粳稻优良性状的水稻新品种。利用粳型亲籼恢复系选育的新品种和新组合，可以进一步提高水稻产量潜力，产生巨大的社会效益和经济效益。
具体实施方式
实施例一：从IC31-95-2/4R-1-8//IC31-16-13组合中，通过分子标记辅助选择，聚合目的基因，然后自交纯合选育出粳型亲籼恢复系M12Rf-52。其中，亲本IC31-95-2为粳型亲籼系，是由粳型亲籼系G2416-3(从TISL2/02428//Cpslo17/毫格劳选育而来，有关选育和鉴定方法参见上述文献A和B，其中TISL2是携带S-bi/S-bi基因型的粳稻品种台中65的近等基因系，02428是我国江苏农科院选育的粳稻品种，Cpslo17是原产美国的粳稻品种，毫格劳为我国云南的地方品种)与粳稻品种台中65杂交F2分离群体中，通过分子标记辅助选择而来，具有G2416-3的亲籼性；4R-1-8为籼型野败型细胞质雄性不育恢复系，是由G1141(来源于Cpslo17/Karang serang 55的杂交后代，其中Karang serang 55为原产印度尼西亚的爪哇稻品种)和IRBB60(籼型野败型细胞质雄性不育恢复系IR24的抗白叶枯病的近等基因系，携带Rf-3和Rf-4基因)杂交F2分离群体中，通过分子标记辅助选择而来，具有IRBB60的恢复性；IC31-16-13为与IC31-95-2同来源的粳型亲籼系。这三个亲本均由本发明人育成。经鉴定，M12Rf-52的基因组为粳型，与籼稻具有亲和性，与籼型野败型细胞质雄性不育系的杂种F1结实也正常，但与粳稻的亲和性较低。因此M12Rf-52是一个粳型亲籼恢复系。
实施例二：从IC32-9-1/4R-1-8//IC32-1-43组合中，通过分子标记辅助选择，聚合目的基因，然后自交纯合选育出粳型亲籼恢复系M13Rf-22。其中，亲本IC32-9-1为粳型亲籼系，是由粳型亲籼系G2417-2-1(其来源与G2416-3相同)与粳稻品种台中65杂交F2分离群体中，通过分子标记辅助选择而来，具有G2417-2-1的亲籼性；4R-1-8为籼型野败型细胞质雄性不育恢复系，是由G1141(来源于Cpslo17/Karang serang 55的杂交后代)和IRBB60(籼型野败型细胞质雄性不育恢复系IR24的抗白叶枯病的近等基因系，携带Rf-3和Rf-4基因)杂交F2分离群体中，通过分子标记辅助选择而来，具有IRBB60的恢复性；IC32-1-43为与IC32-9-1同来源的粳型亲籼系。这三个亲本均由本发明人育成。经鉴定，M13Rf-22的基因组为粳型，与籼稻具有亲和性，与籼型野败型细胞质雄性不育系的杂种F1结实也正常。因此M13Rf-22是一个粳型亲籼恢复系。
Claims (3)
1、一种水稻粳型亲籼恢复系的选育方法，其特征在于通过选用粳型亲籼系或粳稻品种(系)与籼型野败型细细胞质雄性不育系杂交选育出对籼稻有亲和性、且能恢复野败型细细胞质雄性不育性的粳型亲籼恢复系，这种粳型亲籼恢复系与常规籼稻品种、籼型两用核不育系和籼型野败型细细胞质雄性不育系杂交，杂种F1的结实正常，其具体方法包括下列方法中的任意一种：
(1)选用粳型亲籼系与籼型野败型细胞质雄性不育恢复系杂交，并用粳型亲籼系作轮回亲本回交，把Rf-3和Rf-4基因转移到粳型亲籼系中，选育出粳型亲籼恢复系；
(2)用粳稻和籼型野败型细胞质雄性不育恢复系杂交，并用粳稻作轮回亲本回交，通过分子标记辅助选择，把多个座位的Si或Sn基因以及Rf-3和Rf-4基因转移到粳稻中，选育出粳型亲籼恢复系；
(3)通过分子标记辅助选择，把不同材料中多个座位的Si基因或Sn基因与Rf-3和Rf-4基因聚合在一起，选育出粳型亲籼恢复系。
2、根据权利要求所述的粳型亲籼恢复系的选育方法，其特征在于利用粳型亲籼系IC31-95-2、籼型野败型细胞质雄性不育恢复系4R-1-8和粳型亲籼系IC31-16-13作亲本，通过分子标记辅助选择，聚合目的基因，然后自交纯合选育出粳型亲籼恢复系M12Rf-52。
3、根据权利要求所述的粳型亲籼恢复系的选育方法，其特征在于利用粳型亲籼系IC32-9-1、籼型野败型细胞质雄性不育恢复系4R-1-8和粳型亲籼系IC32-1-43作亲本，通过分子标记辅助选择，聚合目的基因，然后自交纯合选育出粳型亲籼恢复系M13Rf-22。
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