CN1860855A - 水稻×玉米属间远缘杂交超强优势玉米稻三系的选育方法 - Google Patents

Abstract

一种玉米×水稻属间远缘杂交超强优势玉米稻三系的选育方法是以常规杂交稻不育系分别同玉米自交系和玉米恢复系首先进行有性杂交，然后用杂交一代分别继续同玉米自交系和玉米恢复系进行连续回交的方法选育出玉米稻不育系、玉米稻保持系和玉米稻恢复系。玉米稻三系继承水稻和玉米两者优良的农艺性状且表现出超强优势，其中不育系和恢复系能同任一常规杂交稻恢复系和不育系进行测交配组制种，组合品种性状稳定，杂株率不超2‰，抗逆性强，抗寒，抗旱、抗倒伏和抗病早虫害能力强，结实率高达95％以上，亩产900公斤以上。

Description

水稻×玉米属间远缘杂交超强优势玉米稻三系的选育方法

一、技术领域

本发明涉及有性杂交选育作物新品种的方法，具体地说是水稻×玉米属间远缘杂交超强优势玉米稻三系的选育方法。

二、背景技术

我国杂交稻研究属世界领先水平，经历了30多年的发展历程，已有亩产700多公斤的常规杂交稻和高产超过800公斤的超级稻问世。常规杂交稻和超级稻是由水稻种间杂交获得的。由于其种间近亲杂交致使抗逆性能逐年退化，产量和米质难以进一步提高，所以选择质源较远的属间品种杂交，方可获得超强优势的水稻新品种。两亲的质源差异愈大，其杂种优势也愈强。

我国学者曾用“幼芽浸泡法”和“丙酮浸胚后再接种到MS+DNA上的方法”将玉米DNA导入水稻、并获得了分蘖力强、实粒数多，单株产量高的优良单株，有人称为“遗传工程稻”，但最终未能成功投入大田应用。[万文举，遗传工程水稻研究(一)，《湖南农业科学》1993年第1期]。

国外学者采用现代基因工程技术将玉米基因导入水稻中，以期获得超强优势水稻新组合，目前也未见有成功者。实验证明，将玉米DNA导入水稻，其后代分离严重，难以投入生产应用。

凡通过采集花粉受精过程，最后形成种子繁衍后代的，统称为有性杂交繁殖。我国开展杂交稻研究以来，均采用有性杂交的方法选育和制种，有性杂交繁殖方法是常规杂交稻研究领域的通用方法(《作物育种学总论》第12～13页，潘家驹主编，中国农业出版社1994年5月出版)。

三、发明内容

发明人自80年代中期，就致力于本发明的实验研究。发现玉米自交系遗传物质对水稻雄性不育系具有保持作用，其后代表现出继承双亲农艺性状的优良特征；玉米自交系可作为保持系同水稻不育系进行保持繁殖。其后代具有超强的杂种优势，这种优势的继承和固定是通过多代连续回交实现的。

本发明水稻×玉米属间远缘杂交超强优势玉米稻三系的选育方法，是利用有性杂交和连续多代回交的方法，选育玉米稻不育系、玉米稻保持系和玉米稻恢复系。玉米稻不育系的选育方法是以常规杂交稻不育系为母本、玉米自交系为父本进行有性杂交，得到杂交一代玉米稻不育系，继续用该玉米自交系与杂交一代不育系进行回交繁殖，得到回交一代玉米稻不育系，再用该玉米自交系与回交一代不育系进行回交繁殖得到回交二代玉米稻不育系，如此连续回交至少八代，便得到农艺性状优良、稳定，并可大田应用的玉米稻不育系。

玉米稻保持系和玉米稻恢复系的选育方法是以常规杂交稻不育系为母本、玉米恢复系为父本进行有性杂交得到杂交一代种，继续用该玉米恢复系与杂交一代种进行回交繁殖，得到回交一代种，再用该玉米恢复系与回交一代种进行回交繁殖，得到回交二代种，如此连续回交至少五代，在回交第五代种材料中选出玉米稻保持系(株)和玉米稻恢复系(株)，并将其置于各自的株系圃中分别进行培育。

在保持系株系圃中，保持系连续自交三代或者玉米恢复系与回交五代种继续回交三代，便得到农艺性状优良、稳定，并可大田生产应用的玉米稻保持系；

在恢复系株系圃中，恢复系连续自交三代或者玉米恢复系与回交五代种继续回交三代，便得到农艺性状优良、稳定，并可大田生产应用的玉米稻恢复系。

玉米稻三系特征表现在：①不育系株型较矮，穗小粒少，不结实；②与该不育系相比，植株较高、株形紧凑、茎杆粗壮、根系发达、生长有高节位的气生根，剑叶宽厚挺直、叶色深绿、穗大粒密、结实率达95％为保持系；③与保持系相比，株型较大、型体稍松、剑叶宽厚、叶色深绿、茎杆粗壮、根系发达、穗长粒多、耔粒饱满、结实率达95％为恢复系。

本发明通过水稻与玉米进行属间远缘杂交和连续多代回交，使玉米的遗传特征在水稻上正确表达，并继承水稻和玉米两者优良的农艺性状且表现出超强优势；如生长有高节位的气生根、茎杆粗壮、根系发达、剑叶宽厚挺直、叶色深绿，具有超强的高光合能力，扬花期长、花粉量大、恢复率高、结实率高达95％以上。且有超强的抗寒、抗旱、抗倒伏和抗病虫害的能力。收获易脱粒，加工出米率高。此外，适应种植范围广泛，其组合亩产有900公斤左右，高产达1000多公斤，米色微黄、蒸煮时带有玉米芳香味，并含有玉米的营养成份，从而改善和丰富了大米的营养结构。

该玉米稻保持系可代替玉米自交系对玉米稻不育系和其它杂交稻不育系进行保持繁殖，保持率可超过80％；该玉米稻恢复系不仅能对玉米稻不育系进行配组制种，同时可与其它任一杂交稻不育系测交配组，可恢复率在90％以上，从而可获得能大面积推广应用的属间远缘杂交超强优势玉米稻新组合。

该玉米稻恢复系不仅能与玉米稻不育系进行测交配组制种，而且能与其它任一杂交稻不育系测交配组制种。例：以玉米稻恢复系为父本与常规杂交稻“珍汕97A”测交配组制种，组合品种大田表现优良，性状稳定，杂株率不超过2‰。结实率高达95％以上，其产量在大田种植中亩产超过900公斤，高产田亩产达1000公斤以上。实验证明玉米稻恢复系花粉量大、花期长、配合力强、恢复率高、制种产量高。可同任一常规杂交稻不育系配组，组合品种抗逆性强，抗寒、抗旱、抗倒伏和抗病虫害能力强，结实率高，米质优。

申请人于2002年用本玉米稻恢复系同常规杂交稻不育系于海南加代批量制种，同时对其农艺性状进行了综合考察(见第7页表1)。从表中可见不同组合的农艺性状十分接近，相对于父本和协优63都有较大幅度的增产。

本发明在获得玉米稻不育系、玉米稻保持系和玉米稻恢复系的基础上已开始进行交叉配组制种、并投入大田应用阶段。其组合配组技术方案为：

1、玉米稻保持系×玉米稻不育系→玉米稻A     (大田制种亲本)

2、玉米稻保持系×常规杂交稻不育系→玉米稻A (大田制种亲本)

3、玉米稻不育系×常规杂交稻恢复系→玉米稻F1(大田应用组合)

4、玉米稻恢复系×常规杂交稻不育系→玉米稻F1(大田应用组合)

近几年在安徽、湖南、四川、湖北、重庆、江苏等省市布点试种示范，玉米稻组合品种不仅表现出超强的抗逆性能，同时比照当地推广品种以及与超级稻“两优培九”相比，增产幅度均能超过20％、高产田超过30％，玉米稻穗长38cm，大穗有580粒，中穗420粒，小穗280粒，千粒重28g，结实率高达95％。

四、附图说明

图1玉米稻不育系

图2玉米稻保持系

茎杆粗壮、直挺、紧凑、剑叶挺直宽原叶色深绿。

图3玉米稻保持系根部

根系特别发达，生长有高节位气生根

图4玉米稻恢复系田间长势

图5玉米稻恢复系工花期

图6玉米稻恢复系穗长28cm

图7玉米稻恢复系根部也有气生根

图8大田种植的珍汕97A与玉米稻恢复系组合品种，田内无水，土壤干燥，该组合品种抗旱能力强。

五、具体实施方式

非限定实施例叙述如下：

1、以常规杂交稻不育系“珍汕97A”为母本与“玉米自交系E28”进行有性杂交，其方法是：人工采集“玉米自交系E28”花粉授于常规杂交稻“珍汕97A”花蕊柱头上得到属间杂交第一代种，在第一代材料中大多不结实，说明玉米自交系E28有保持作用：

选上述属间杂交不育系第一代种继续与“玉米自交系E28”回交得到回交第一代不育系A1，再用“E28”同A1回交得到回交第二代不育系A2，如此回交至第八代，便得到农艺性状优良的玉米稻不育系A8。

玉米稻不育系选育系谱图如下：

      珍汕97A×玉米自交系E28

         属间↓杂交

  杂交一代×玉米自交系E28

          ↓回交

回交一代A1×玉米自交系E28

             ↓回交

  回交二代A2×玉米自交系E28

              ↓回交

    回交三代A3×玉米自交系E28

               ↓回交

      回交四代A4×玉米自交系E28

                ↓回交

        回交五代A5×玉米自交系E28

                  ↓回交

          回交六代A6×玉米自交系E28

                    ↓回交

            回交七代A7×玉米自交系E28

                      ↓

            玉米稻不育系A8(农艺性状优良、稳定)

授粉操作时适应温度：摄氏28-33度。适用品种：任一玉米自交系与任一杂交稻不育系均可。

操作方法：

人工采集“玉米自交系E28”花粉，授于“珍汕97A”花蕊柱头上(此法为属间远缘有性杂交)，经过受精后获得属间杂交一代种；第二年继续采用玉米自交系E28花粉授于属间杂交一代种花蕊柱头上，获得回交第一代A1；自后依此法操作至回交八代。从回交第八代的材料中优选出明显表达玉米遗传特征的玉米稻不育系A8。玉米稻不育系名称代号为：程氏玉米稻A(不育系)

2、以常规杂交稻不育系“珍汕97A”为母本与“801玉米恢复系”为父本进行有性杂交。即人工采集“801玉米恢复系”花粉授于“珍汕97A”的花蕊柱头上，得到杂交一代种，第二年继续以801玉米恢复系为父本进行回交，得到回交一代BC1；再与“801玉米恢复系”进行回交，得到回交二代BC2；如此连续回交至第五代，在回交第五代种中选出优势超强、具有明显玉米遗传特征的玉米稻恢复系C5和玉米稻保持系B5，自此在各自的株系圃中进行培养，便得到玉米稻恢复系C和玉米稻保持系B。

在保持系株系圃中，连续自交三代，得到玉米稻保持系B。

在恢复系株系圃中，连续自交三代，得到玉米稻恢复系C。

玉米稻保持系和玉米稻恢复系选育系谱图如下：

     珍汕97A×801玉米恢复系

           属间↓杂交

属间杂交一代种×801玉米恢复系

               ↓回交

    回交一代BC1×801玉米恢复系

                  ↓回交

        回交二代BC2×801玉米恢复系

                      ↓回交

            回交三代BC3×801玉米恢复系

                         ↓回交

              回交四代BC4×801玉米恢复系

                         ↓回交

                    回交五代BC5

                         ↓

            玉米稻保持系B5-玉米稻恢复系C5

                         ↓

                在各自的株系圃中自交三代以上

授粉操作时适应温度：摄氏28-33度。适用品种：任一玉米恢复系和任一杂交稻不育系均可。

操作方法：

人工采集801玉米恢复系花粉，授于珍汕97A花蕊柱头上(此法为属间远缘有性杂交)，经过受精后获得属间杂交一代种；第二年继续采用801玉米恢复系花粉授于属间杂交一代种花蕊柱头上得到回交一代BC1。自后依此法操作至回交五代BC5。从回交五代种材料中优选出明显表达玉米遗传特征的保持系和恢复系。

玉米稻保持系、恢复系的名称代号分别为：

程氏玉米稻B(保持系)程氏玉米稻C(恢复系)

3、玉米稻测交配组实验：

以玉米稻恢复系为父本，与常规杂交稻“珍汕97A”测交配组制种，F1大田表现优良，性状稳定，杂株率不超过2‰，结实率达95％以上，其产量大田种植中亩产均超过900公斤，高产田试种，亩产达1000公斤以上。实验证明玉米稻恢复系花粉量大、花期长、配合力强、恢复率高、制种产量高，可同任一常规杂交稻不育系配组。

玉米稻保持系的实验证明：该玉米稻保持系可代替玉米对玉米稻不育系和其它杂交稻不育系均能进行保持繁殖。

95-96-97-98-99年分别用“明灰63”作为父本与玉米稻不育系配组制种，用其F1作中晚栽培。每年平均亩产达830公斤。98年用美优178作父本与玉米稻不育系配组，其F1亩产超1000公斤，米质优良。99年，又用美国茉莉香稻为父本与玉米稻不育系测交配组，F1大田产量比照其它香稻产量高出10％以上。自育出玉米稻三系后，本项发明实验开始进入配组制种并投入大田生产应用新阶段。

                             水稻×玉米属间远缘杂交组合农艺性状(考察表)

                                             2001年岳西考种

亲缘关系(组合)	播种月/日	密度(寸)	始穗月/日	成熟月/日	生育期(天)	株高cm	茎粗cm	有效穗(穗)	颖花数(粒)	实粒数(粒)	结实率(％)	千粒重(克)	生物学产量克/株	经济产量克/株	经济系数(％)	理论产量kg/亩	比父本增产幅度(％)	比协优63增产幅度(％)
																			351A/9-1-76	4/24	5×8	7/26	9/9	138	103.6	0.75	12	230	188.6	82	25	116	71	61.2	848.7	23.55	23.18
OA119/9-1-80	4/24	5×8	8/12	9/21	150	123	0.75	11.66	256.5	223	86.93	27.9	126	72.8	57.78	1088.17	60.91	58.33
																			丰98-3A/9-1-106	4/24	5×8	8/17	9/25	155	110	0.76	12.69	291.3	263.4	90.44	24.2	134.7	78.3	58.13	1213.6	73.35	76.58
K17A/9-1-139	4/24	5×8	8/19	9/28	157	110	0.785	14	194.1	170.4	87.78	29.1	125	64.2	51.36	1041.43	16.39	51.53

Claims (1)

1、一种水稻×玉米属间远缘杂交超强优势玉米稻三系的选育方法，是利用有性杂交和连续多代回交的方法选育玉米稻不育系、玉米稻保持系和玉米稻恢复系，其特征在于：

(1)、玉米稻不育系的选育方法是以常规杂交稻不育系为母本、玉米自交系为父本进行有性杂交，得到杂交一代玉米稻不育系，继续用该玉米自交系同杂交一代不育系进行回交繁殖，得到回交一代玉米稻不育系，再用该玉米自交系同回交一代不育系进行回交繁殖，得到回交二代玉米稻不育系，如此连续回交至少八代，便得到农艺性状优良、可大田生产应用的玉米稻不育系；

(2)、玉米稻保持系和玉米稻恢复系的选育方法是以常规杂交稻不育系为母本、玉米恢复系为父本进行有性杂交得到杂交一代种，继续用该玉米恢复系与杂交一代种进行回交繁殖，得到回交一代种，再用该玉米恢复系与回交一代种进行回交繁殖，得到回交二代种，如此连续回交至少五代，在回交五代种材料中选出玉米稻保持系和玉米稻恢复系并分别于玉米稻保持系株系圃和玉米稻恢复系株系圃中进行培育；

在玉米稻保持系株系圃中，玉米稻保持系连续自交三代或者玉米恢复系与回交五代种继续回交三代后即可获得农艺性状优良、稳定，可投入大田生产应用的玉米稻保持系；

在玉米稻恢复系株系圃中，玉米稻恢复系连续自交三代或者玉米恢复系与回交五代种继续回交三代后即可获得农艺性状优良、稳定，可投入大田生产应用的玉米稻恢复系。

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