CN1565154A - 一种保存和繁殖水稻光、温敏核不育系的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种保存和繁殖水稻光、温敏核不育系的方法。选择具有生产价值并在生产上推广应用的水稻光、温敏核不育系，将不育系进行适当的长光照和温度处理，选择育性稳定的纯合植株，其特征在于将所述的不育系作两次长光低温鉴定，选择具有不育起点温度低、育性稳定、遗传性纯合植株，将该植株刈割作营养体永久保存。从保存的营养体(稻蔸)中进一步扩大繁殖该不育系的核心种子；进而大量繁殖其原原种并繁殖用于制种用的不育系种子。本发明解决了水稻光、温敏核不育系因繁殖世代增高，出现不育起点温度的遗传漂移，而导致不育系失去实用价值的问题，提高了不育系的保纯和繁殖效率。
Description
技术领域
本发明属作物新品种选育技术领域，具体涉及水稻光、温敏核不育系的保存和繁殖方法。
背景技术
袁隆平院士曾于1994年在《杂交水稻》杂志第6期第1-3页以中、英文的形式发表了题为“水稻光、温敏不育系的提纯和原种生产”论文。认为“导致雄性不育的起点温度必须相对地低是选育实用的水稻光、温敏不育系最重要的技术指标”。这一论点被后来的育种和生产实践证明是正确的。该文还认为：水稻光、温敏不育系的育性具有随温度变化而波动的特点，由于变异，同一不育系不同个体之间存在着差异，因此，在不育系的繁殖过程中，若按一般的常规良种繁育程序和方法选种、留种，不育系的不育起点温度不可避免地会逐代升高，最终将导致该不育系因起点温度过高而失去实用价值。这是因为在繁殖过程中，不育起点温度较高的个体，其可育的温度范围较广，在温度经常变化且有时幅度很大的自然条件下，结实率一般较高，因而它们在群体中的比例必然逐代加大；出现遗传漂移现象，繁殖2-3代后，达标的不育系就会降级为不合格的不育系。
针对上述问题，袁隆平院士在该文献中提出了具体的水稻光、温敏不育系的提纯方法和原种生产程序是：
单株选择→低温或长日低温处理→再生留种(核心种子)→原原种→原种→制种
具体做法是：每年根据植株形态，选择若干典型单株，在光、温敏核不育水稻的敏感期内进行为期4-6天的长日低温处理(14小时光照，日均温24℃，温度变幅为19-27℃)。抽穗时镜检花粉育性，凡花粉不育度在99.5％以下的单株一律淘汰；当选的植株刈割再生，使再生株在短日低温条件下恢复育性，所结的自交种子就是核心种子。核心种子在严格的条件下，繁殖原原种，然后再繁殖出原种，供制种用。
该方法的缺点是：①水稻光、温敏不育系对温度的敏感期为7-15天(牟同敏等，8个籼型水稻环境敏感核不育系的育性转换特性研究，植物学报，2001，43(3)：238-242)，该方法仅在敏感期内进行4-6天的长日低温处理，不能有效地鉴定单株之间不育起点温度的差异；②处理温度日均温24℃鉴定出来的不育株，在中国长江流域使用，不育性的稳定性难以保证；③该方法必须每年进行一定数量植株的长日低温处理，费用昂贵，没有人工气候箱(室)的单位，无法应用该技术。
中国发明专利申请(公开号：CN1114524A，申请号：95110723.2)公开了一种刈敏不育系水稻的选育方法，通过割去头季稻使其再生变可育。实际上这是一种核不育水稻(与本发明的水稻光、温敏核不育系不是同一基因型)，通过再生复育的现象。目前尚未见到该发明应用于生产的报道。
本发明是针对目前生产上大面积推广应用的两系杂交水稻的母本材料—即水稻光、温敏核不育系设计的一种保存和繁殖水稻光、温敏不育系的新方法，本发明主要是通过水稻光、温敏核不育系的营养体的保存来保纯和繁殖遗传性纯合一致的、可用于大面积生产的水稻光、温敏不育系种子。
发明内容
本发明的目在于克服现有技术存在的缺陷，提出一种保存和繁殖水稻光、温敏核不育系的方法，以解决现有水稻光、温敏核不育系因繁殖世代增高，出现不育起点温度的遗传漂移，而导致不育系失去实用价值的问题，确保获得的育性稳定的水稻光、温敏核不育系来自于一个水稻光、温敏核不育系的纯合个体，通过稻蔸保存可达到该不育系的长期保存不变异，同时通过所设计的繁殖、鉴定程序，可以大幅度提高水稻光、温敏核不育系的繁殖效率。
本发明通过以下技术方案实现：
1、一种保存和繁殖水稻光、温敏核不育系的方法，它包括选择具有生产应用价值的水稻光、温敏核不育系，在该光、温敏核不育水稻的敏感期内进行长日低温处理，选择具有稳定育性的植株经过再生，通过原原种和原种繁殖步骤获得水稻光、温敏不育系制种的种子，其特征在于：
(1)将所述的水稻光、温敏核不育系作第一次长光低温鉴定，获得一定数量不育系种子；
(2)将步骤(1)的种子作第二次长光低温鉴定验证，从中选择具有育性稳定的水稻光、温敏核不育系纯合单株；
(3)将步骤(2)获得的不育系纯合单株的植株刈割，使其营养体(稻蔸)永久保存，需要繁殖时，从保存的营养体中取出部分稻蔸进行繁殖，保证进一步繁殖的水稻光、温敏不育系均来自一个纯合的水稻光、温不育系单株；
(4)将步骤(3)的纯合的水稻光、温不育系单株的营养体进一步扩大繁殖使之成为水稻光、温敏不育系的核心种子；
(5)用步骤(4)的水稻光、温不育系核心种子繁殖该水稻光、温敏不育系的原原种；
(6)用步骤(5)的水稻光、温不育系原原种大量繁殖用于制种用的水稻光、温敏核不育系种子。
保存和繁殖所述的水稻光、温敏核不育系的具体方法是：
(1)以上所述的水稻光、温敏核不育系选自水稻光温互作型不育系培矮64S、光敏型不育系W9593S和M201S、温敏型不育系M102S和M103S；
(2)以上所述的水稻光、温敏核不育系的第一次长光低温鉴定是指将每个不育系在秧盘中至少播种200苗，在5叶期移栽到的营养钵中，当80％植株发育进入幼穗二次枝梗分化期，将营养钵移入人工气候室中；人工气候室的光温条件控制为：日均温23.5℃，昼夜变幅为19-27℃，光照长度为14h，光强＞7000lx；处理至花粉母细胞成熟期，约15天；然后，将营养钵移回到自然条件下，生长5天后，当80％植株的分蘖开始抽穗；每株确定3-4个稻穗，套袋自交的同时，每穗取5-6个颖花，取出每个颖花的花药混合制片，加1％的I2-IK2溶液，在160倍的生物显微镜下镜检花粉育性；20天后，考查自交结实率，每个不育系选择花粉和自交不育度均为100％的单株一个；
中选单株在日均温21-22℃，昼夜变幅18-25℃，光长＜12.5h的自然条件下，分蔸繁殖，抽穗时收取自交种子200粒以上。
(3)重复以上步骤(2)的鉴定程序，确保选择出来的单株为不育起点温度≤23.5℃的纯合个体；
(4)将经过以上步骤(2)和(3)鉴定、筛选出来的水稻光、温敏核不育系纯合单株，以稻蔸作营养体永久保存与利用：
在适合水稻露地生长的中国长江中、下游地区的夏季，将所述的水稻光、温敏不育系稻蔸种在田间，间隔30天左右重新移栽一次，剪去其老根，使其新芽生长；在不适合水稻露地生长的中国长江中、下游地区的冬季，将所述的水稻光、温敏不育系稻蔸保存在温室内，控制室温20-25℃，15天左右防治病虫一次，30天左右剪去老根一次，将新芽重新移栽：每年重复上述步骤保存稻蔸，或者利用不同水稻生态区的光、温条件进行异地田间种植保存稻蔸；在水稻光、温敏不育系种子繁殖前，将来自于一个水稻光、温敏不育系单株的稻蔸繁殖到所需要的数量；在日均温21-22℃、昼夜变幅18-25℃，光照长度＜12.5h的自然条件下繁殖该不育系的核心种子，由该不育系核心种子繁殖其原原种，通过该原原种繁殖所述的不育系制种用的种子。
本发明与袁隆平院士提出的方法区别在于：①人工气候箱鉴定的温度不同，袁隆平提出的鉴定温度(低温)是需要日平均温度24℃，本发明通过分析中国长江中下游稻区(包括中国湖北、湖南、江西、安徽、江苏和浙江等省)近30-80年的气象记录，虽然昼夜温度变幅都是19-27℃，但是日平均温度23.5℃更适合本稻区。因而本发明人工气候箱的鉴定温度是日平均23.5℃，而不是24℃；②袁隆平提出，人工气候箱鉴定时，低温处理4-6天，本发明人的研究(牟同敏等，8个籼型水稻环境敏感核不育系的育性转换特性研究，植物学报，2001，43(3)：238-242)认为，水稻光、温敏不育系对温度的敏感期为7-15天。袁隆平提出的4-6天低温处理不能覆盖水稻光、温敏核不育系的整个敏感期，再加上单株之间的发育差异，容易出现选择错误。本发明的低温处理为15天，能够覆盖整个水稻光、温敏核不育系的敏感期，选择的准确度提高；③袁隆平提出的方法，是一次鉴定选择的单株混合用于再生繁殖核心种子，本发明对第一次鉴定选择的单株进行二次鉴定并确认是纯合的单株以后，再进行单株繁殖核心种子；④袁隆平提出的方法是，每年以上年收获的种子播种育苗再进行鉴定，其世代还是在不断提高。本发明是对两次鉴定选择的单株进行营养体(稻蔸)保存，其世代不再提高，不会因世代增高而出现遗传漂移，并且用于生产制种的种子来自一个纯合的水稻光、温敏核不育系单株，个体的遗传一致性很高。
本发明的优点在于通过人工气候室的2次鉴定筛选和营养体(稻蔸)的永久保存，将水稻光、温敏核不育系固定在最佳的世代，不需要每年进行人工气候箱的鉴定，用于制种的不育系种子来源于一个水稻光、温敏核不育系纯合单株的种子，保持群体基因型的高度一致性，水稻光、温敏核不育系的不育起点温度不出现遗传漂移，从而提高了不育系的遗传稳定性和杂交种子的纯度。例如：发明人1998年把水稻光、温敏核不育系培矮64S固定在F13代(属于水稻光温互作型不育系)、W9593S(属于水稻光敏型不育系)固定在F11代，以后长期保存其营养体，并由一个纯合单株繁殖的种子用于两系杂交稻种子生产。5年来大面积制种用的水稻光、温敏不育系，不育起点温度保持在23.5℃以下，纯度在99.9％以上，杂交种子的纯度在99.5％以上。2002年8月中旬，当中国长江中、下游地区出现9天的连续低温，其中连续5天的日平均温度低于23℃，由本发明繁殖的培矮64S种子保持稳定不育，大面积制种用的不育系种子生产获得成功，而由其他方法繁殖的培矮64S不育系种子，30％的制种纯度不合格。从而充分证明了本发明的优点和技术的可行性。
附图说明
图1：是本发明的流程图。
具体实施方式
实施例1
本发明的技术关键是通过严格的光温鉴定获得光、温敏核不育系的纯合单株、营养体保存和核心种子繁殖，其具体实施方案如下：
1、选择具有生产实用价值的水稻光温互作型不育系培矮64S、光敏型不育系W9593S和M201S、温敏型不育系M102S和M103S，每个不育系在秧盘中播种200苗，在5叶期移栽到口径为30cm的营养钵中，每钵栽5苗。当大多数植株发育进入幼穗二次枝梗分化期，将营养钵移入人工气候室中。人工气候室的光温条件是：日均温23.5℃，昼夜变幅为19-27℃，光照长度为14h，光强＞7000lx。处理到花粉母细胞成熟期，期间约15天。然后，将营养钵移回到自然条件下。生长5天后，大部分植株的分蘖开始抽穗。每株确定3-4个稻穗，在套袋自交的同时，每穗取5-6个颖花，取出每个颖花的花药混合制片，加1％的I2-IK2溶液，在160倍的生物显微镜下镜检花粉育性。20天后，考查自交结实率。每个不育系选择花粉和自交不育度均为100％的单株一个。中选单株在日均温21-22℃，昼夜变幅18-25℃，光长＜12.5h的自然条件下(中国海南省陵水县、三亚市和乐东市12月-2月)，分蔸繁殖。成熟时收取自交种子200粒以上。重复第一次鉴定全部程序，确保选择出来水稻光、温敏核不育系的单株为不育起点温度≤23.5℃的纯合个体。
2、经2次鉴定筛选出来的纯合单株，进行营养体永久保存。采用以下具体保存方法：
在中国武汉夏季，将营养体(稻蔸)种在田间，隔一个月左右重新移栽一次，剪去老根，使其新芽生长。冬季(气温寒冷，不适合露地栽培)保存在温室内，温室温度20-25℃，15天左右防治一次病虫，30天左右剪去老根一次，新芽重新移栽。如此年复一年地保存。也可以利用中国不同水稻生态区的光、温条件进行该不育系稻蔸营养体的异地保存或繁殖种子，利用区域光、温优势扩大其繁殖效率，例如可采取在中国武汉(代表中国长江中、下游水稻产区类型)夏季，将该不育系的稻蔸营养体种在田间，冬季则将移植到中国的海南岛(代表中国热带水稻产区类型，冬季温暖水稻可进行露地栽培)，保存和繁殖方法同上所述。
当需要繁殖水稻光、温敏不育系的种子时，根据水稻光、温敏不育系核心种子的需要量和不同不育系的繁殖系数，迅速将营养体扩大繁殖。例如：当需要150公斤培矮64S的核心种子，于9月初将少量营养体(约100个分蘖)移到三亚，12月中旬可以扩大到1亩，1月中旬单株分蘖达到20个以上，2月中、下旬抽穗，培矮64S亩产可以达到150公斤。W9593S的亩产可以达到300公斤；M201S的亩产可以达到350公斤；M102S和M103S的亩产可以达到200公斤。
核心种子到原原种的繁殖系数培矮64S、M102S和M103S为100，W9593S和M201S为200。因而150公斤的培矮64S核心种子可以繁殖1.5万公斤原原种，可以用于7000亩的制种，能生产100万公斤杂交种子。300公斤的W9593S核心种子可以繁殖6万公斤原原种，可以用于3万亩的制种，并生产600万公斤杂交种子，可以种植300万亩杂交稻。根据各不育系的繁殖系数，可以确定它们的繁殖数量。
Claims (2)
1、一种保存和繁殖水稻光、温敏核不育系的方法，它包括选择具有生产应用价值的水稻光、温敏核不育系，在该光、温敏核不育水稻的敏感期内进行长日低温处理，选择具有稳定育性的植株经过再生，通过原原种和原种繁殖步骤获得水稻光、温敏不育系制种的种子，其特征在于：
(1)将所述的水稻光、温敏核不育系作第一次长光低温鉴定，获得一定数量不育系种子；
(2)将步骤(1)的种子作第二次长光低温鉴定验证，从中选择具有育性稳定的水稻光、温敏核不育系纯合单株；
(3)将步骤(2)获得的不育系纯合单株的植株刈割，使其营养体(稻蔸)永久保存，需要繁殖时，从保存的营养体中取出部分稻蔸进行繁殖，保证进一步繁殖的水稻光、温敏不育系均来自一个纯合的水稻光、温不育系单株；
(4)将步骤(3)的纯合的水稻光、温不育系单株的营养体进一步扩大繁殖使之成为水稻光、温敏不育系的核心种子；
(5)用步骤(4)的水稻光、温不育系核心种子繁殖该水稻光、温敏不育系的原原种；
(6)用步骤(5)的水稻光、温不育系原原种大量繁殖用于制种用的水稻光、温敏核不育系种子。
2、根据权利要求1所述的一种保存和繁殖水稻光、温敏核不育系的方法，其特征在于：
(1)所述的水稻光、温敏核不育系选自水稻光温互作型不育系培矮64S、光敏型不育系W9593S和M201S、温敏型不育系M102S和M103S；
(2)所述的水稻光、温敏核不育系的第一次长光低温鉴定是指将每个不育系在秧盘中至少播种200苗，在5叶期移栽到的营养钵中，当80％植株发育进入幼穗二次枝梗分化期，将营养钵移入人工气候室中；人工气候室的光温条件控制为：日均温23.5℃，昼夜变幅为19-27℃，光照长度为14h，光强＞7000lx；处理至花粉母细胞成熟期，约15天；然后，将营养钵移回到自然条件下，生长5天后，当80％植株的分蘖开始抽穗；每株确定3-4个稻穗，套袋自交的同时，每穗取5-6个颖花，取出每个颖花的花药混合制片，加1％的I2-IK2溶液，在160倍的生物显微镜下镜检花粉育性；20天后，考查自交结实率，每个不育系选择花粉和自交不育度均为100％的单株一个；
中选单株在日均温21-22℃，昼夜变幅18-25℃，光长＜12.5h的自然条件下，分蔸繁殖，成熟时收取自交种子200粒以上。
(3)重复以上步骤(2)的鉴定程序，确保选择出来的单株为不育起点温度≤23.5℃的纯合个体；
(4)将经过以上步骤(2)和(3)鉴定、筛选出来的水稻光、温敏核不育系纯合单株，以稻蔸作营养体永久保存与利用：
在适合水稻露地生长的中国长江中、下游地区的夏季，将所述的水稻光、温敏不育系稻兜种在田间，间隔30天左右重新移栽一次，剪去其老根，使其新芽生长；在不适合水稻露地生长的中国长江中、下游地区的冬季，将所述的水稻光、温敏不育系稻蔸保存在温室内，控制室温20-25℃，15天左右防治病虫一次，30天左右剪去老根一次，将新芽重新移栽；每年重复上述步骤保存稻蔸，或者利用不同水稻生态区的光、温条件进行异地田间种植保存稻蔸；在水稻光、温敏不育系种子繁殖前，将来自于一个水稻光、温敏不育系单株的稻蔸繁殖到所需要的数量；在日均温21-22℃、昼夜变幅18-25℃，光照长度＜12.5h的自然条件下繁殖该不育系的核心种子，由该不育系核心种子繁殖其原原种，通过该原原种繁殖所述的不育系制种用的种子。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |