專利名稱：一種條件性雄性核不育水稻的選育方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水稻雜種優(yōu)勢利用技術(shù)領(lǐng)域，其涉及一種基于光溫條件選育雄性核不育水稻的育種方法。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)外秈型水稻雜種優(yōu)勢利用的主要途徑包括基于核質(zhì)互作如野敗型或紅蓮型的三系法(不育系、保持系、恢復系)和基于光溫敏感條件的兩系法。自1973年我國在世界上首先實現(xiàn)秈型雜交水稻三系配套以來，我國在水稻雜種優(yōu)勢利用研究領(lǐng)域一直保持世界領(lǐng)先水平。在70年代和80年代，我國生產(chǎn)上汕優(yōu)系統(tǒng)和威優(yōu)系統(tǒng)三系雜交水稻得到快速發(fā)展；在90年代，我國汕優(yōu)、威優(yōu)、岡優(yōu)、II優(yōu)、優(yōu)優(yōu)、博優(yōu)和協(xié)優(yōu)系統(tǒng)的共計上百個三系法雜交水稻組合在生產(chǎn)上覆蓋了全國大部分秈稻區(qū)，其常年種植面積約為1400多萬公頃。目前雖然三系法雜交稻利用仍是我國水稻生產(chǎn)上最重要的水稻雜種優(yōu)勢應(yīng)用技術(shù)，但同時三系雜交水稻尚存在幾個方面重要問題長期沒有得到解決。其一是生產(chǎn)上利用的90％以上三系雜交稻普遍存在著品質(zhì)較差的問題。雖然國內(nèi)許多育種家已歷經(jīng)數(shù)十年之久試圖改變這種狀況，但由于現(xiàn)有改良型稻種資源中具有保持特性的優(yōu)質(zhì)源種質(zhì)嚴重缺乏以及三系不育系改良育種周期長等因素，從而制約了三系雜交稻品質(zhì)改良育種步伐，其育種進展仍十分緩慢。其二是近十多年來新育成的三系雜交稻組合增產(chǎn)潛力愈來愈小，而現(xiàn)有的三系不育系與粳型廣親和恢復系雜交又普遍存在生育期超親的問題，制約了用其開發(fā)秈粳亞種間雜種優(yōu)勢。其三是三系雜交水稻含有的野敗類型雄性不育細胞質(zhì)源單一化狀況日益加劇，因此一旦野敗型不育胞質(zhì)抗性喪失就會造成生產(chǎn)不可估量損失。
兩系法雜交水稻是我國繼實現(xiàn)三系法雜交稻成功應(yīng)用于生產(chǎn)之后所獨創(chuàng)的另一種更為先進的水稻雜種優(yōu)勢應(yīng)用技術(shù)。其技術(shù)基礎(chǔ)是來源于湖北石明松先生所發(fā)現(xiàn)的光溫敏核不育水稻農(nóng)墾58S。與三系法相比，兩系法具有不受恢保關(guān)系限制，即核不育系可與大量常規(guī)稻品種雜交，配組自由，因而理論上更易獲得強優(yōu)勢雜交稻新組合的特性；同時兩系雜交稻組合的推廣應(yīng)用又可從根本上解決三系雜交稻存在的雄性不育細胞質(zhì)源單一化的問題。
然而，傳統(tǒng)上采用在不育條件下選育核不育水稻單株(第一個生長季節(jié))，并進而在可育條件下(第二個生長季節(jié))讓中選單株禾頭再生自交繁殖的育種方法選育光敏型、溫敏型或光溫敏型核不育水稻。這不僅導致育種周期長即每2個生長季節(jié)只能進行一個世代選育，育成1個不育性及其它農(nóng)藝性狀穩(wěn)定的核不育系通常需7-8年時間；而且由于在不育條件下不能對不育單株是否存在諸如兩段灌漿、后期轉(zhuǎn)色暢或不暢、籽粒充實良或不良和稻米品質(zhì)好或不好等問題進行有效判斷，因而這導致了兩系法雜交稻核不育系選育成效低、進展慢。
技術(shù)方案為了縮短兩系法水稻核不育系的育種周期，克服水稻核不育系穗部性狀改良中存在的上述兩段灌漿、后期易早衰、籽粒充實不良和/或稻米品質(zhì)差等缺陷，本發(fā)明提供一種光溫條件性雄性核不育系水稻的選育方法，其特征在于在水稻核不育系選育的F2代分離系中選出綜合性狀良好的可育單株F3，在F3代分離系中選出綜合性狀良好的不育單株F4。由于傳統(tǒng)的方法是在F2代選出不育株，這樣，就無法確定和保證F2代以后的各代直至最終育成的核不育系及其配制的雜交種的綜合性狀之良好，尤其是存在兩段灌漿、后期易早衰、籽粒充實不良和/或稻米品質(zhì)差的問題。而本方法是在水稻核不育系選育的F2代分離系中選出綜合性狀良好的可育單株F3，在F3代分離系中選出綜合性狀良好的不育單株F4。這樣就可以確保在可育單株F3直至F3代后的分離株系中選出綜合性狀良好的不育單株F4及更高世代優(yōu)良不育單株。
為了逐步完善光溫條件性核不育系綜合性狀的選育，應(yīng)該通過多代的性狀選擇，即在F2代和以后若干代的分離系中繼續(xù)選出含有不育基因的可育單株，直至選出綜合性狀良好、穩(wěn)定的株系，并從該株系中選出不育單株。
針對傳統(tǒng)方法的缺陷，本發(fā)明主要綜合性狀改良是指解決存在兩段灌漿、后期易早衰、籽粒充實不良和/或稻米品質(zhì)差的問題，本發(fā)明的方法選育出的核不育系應(yīng)以具有上部功能葉轉(zhuǎn)色好，籽粒充實好的性狀為主要目標。
本發(fā)明可具體采用超級97與明七596雜交育成F1。超級97是1996年引自越南的一個基本營養(yǎng)生長期較長的遲熟秈稻種質(zhì)。明七596是由廣東省農(nóng)科院水稻研究所以福建三明市農(nóng)科所育成的著名恢復系親本明恢63為母本與廣東省農(nóng)科院水稻研究所育成的優(yōu)質(zhì)米品種七絲占為父本雜交選育而成的一個秈稻恢復系親本。
實施方案采用超級97與明七596雜交育成F1，在水稻核不育系選育的F2代分離系中選出綜合性狀良好的可育單株F3，在F3代分離系中選出綜合性狀良好的不育單株F4。在以后的若干代的分離系中繼續(xù)選出含有不育基因的可育單株，直至選出綜合性狀良好、穩(wěn)定的株系，并從該株系中選出不育單株。利用含有條件性核不育基因種質(zhì)水稻與另一個水稻親本雜交，在其F2代選擇除不育性性狀以外的攜有其它目標性狀的可育單株，在隨后的第二個生長季節(jié)種植F3世代，并在有不育株分離的F3代株系中繼續(xù)選育攜有目標性狀的F4世代可育單株。這樣在雙季稻區(qū)對上述條件性核不育系每年可進行2個選育世代，而傳統(tǒng)的方法每年只能進行1個世代選育。因此，采用本方法比傳統(tǒng)的方法可提高育種效率一倍。
具體的做法如下R×S 第1年早季溫燙殺雄配制雜交組合↓F1第1年晚季種植F1第2年早季在F2代選可育株第2年早季在F2代選不育株↓↓第2年晚季在有不育株分離F3禾頭 第2年晚季可育條件下禾頭再生F3代中繼續(xù)選可育株 ↓↓繁殖第3年早季在有不育株分離F4F3第3年早季在F3代選不育株F4代中繼續(xù)選可育株 ↓↓第3年晚季在有不育株分離F5禾頭 第3年晚季可育條件下禾頭再生F5代中繼續(xù)選可育株 ↓↓繁殖第4年早季在有不育株分離F6F4第4年早季在F4代選不育株F6代中繼續(xù)選可育株 ↓↓第4年晚季在有不育株分離F7禾頭 第4年晚季可育條件下禾頭再生F7代中繼續(xù)選可育株 ↓↓繁殖第5年早季在有不育株分離F8F5第5年早季在F5代選不育株F8代中選不育株 ↓↓第5年晚季在可育條件下繁 F9禾頭第5年晚季可育條件下禾頭再生殖生產(chǎn)新不育系(F9代) ↓ ↓ 繁殖本發(fā)明方法用5年育成1個 采用傳統(tǒng)方法需用9年育成1個新核不育系 新核不育系上述雜交育成具有良好的綜合性狀應(yīng)該以上部功能葉轉(zhuǎn)色好，籽粒充實飽滿為主要指標，這樣才能克服傳統(tǒng)技術(shù)存在兩段灌漿、后期易早衰、籽粒充實不良和/或稻米品質(zhì)差的缺陷。當然也應(yīng)該注意其它指標，例如生育期、株高、分蘗力、株型、結(jié)實率、花粉敗育不育性和花器習性等。其選育過程是從F2代至除不育性性狀之外的其它農(nóng)藝經(jīng)濟性狀趨于穩(wěn)定的世代，每1世代按常規(guī)稻育種的方法，根據(jù)目標性狀進行選擇。而在這些農(nóng)藝經(jīng)濟性狀趨于穩(wěn)定且仍具有不育株分離的高世代株系中再對不育性單株進行選擇。然后，把這樣選育出的不育單株置于可育條件下用于繁殖不育系種子。進一步繼續(xù)在可育條件下種植新不育株系可擴繁不育系。而在不育條件下可用這樣育成的條件性新核不育系與測交父本制種生產(chǎn)兩系法F1代雜交種。
與本領(lǐng)域現(xiàn)有的兩系核不育系選育技術(shù)相比，本發(fā)明具有的優(yōu)點在于1.條件性核不育系的選育周期極為顯著縮短。
采用傳統(tǒng)的育種方法，從雜交配組至育成綜合農(nóng)藝經(jīng)濟性狀基本穩(wěn)定的條件性核不育系水稻一般需8至9個世代，而每年只能完成1個世代的選育進程，因此要培育出1個綜合性狀穩(wěn)定的條件性核不育系至少需8-9年時間。但若采用本發(fā)明的方法，選育周期則可縮短將近一半。2.可克服傳統(tǒng)方法在選育一些重要農(nóng)藝經(jīng)濟性狀存在盲目性的嚴重缺陷，即提高預見性和育種效率傳統(tǒng)方法是在不育條件下選不育性目標單株，在可育條件下利用不育單株的禾頭再生來繁殖不育株。然而，由于在不育條件下選育不育株時不育性掩蓋了目標單株的許多重要性狀表達而無法準確選擇，如不育單株后期是否存在早衰、穗基部是否存在嚴重兩段灌漿現(xiàn)象和是否存在充實不良、稻米外觀品質(zhì)是否優(yōu)良等。這些正是目前育成的絕大多數(shù)條件性核不育系普遍存在的問題。
與上述傳統(tǒng)方法比較，本發(fā)明是在不育條件下種植具有不育單株分離的株系群體中選可育性目標單株。而針對可育株的選育則可在每一個選擇世代淘汰有問題的單株。因此，可以預見采用本發(fā)明的方法育成的條件性核不育系可有效地克服傳統(tǒng)方法存在的缺陷；同時由于在每一個選擇世代已淘汰有問題單株，以保留的單株育成實用型核不育系機率也增大，因而其育種成效也較傳統(tǒng)方法高。3.育種成本可大為降低采用本發(fā)明的方法除了因育種周期的縮短和育種效率的提高而較傳統(tǒng)方法降低成本外，在早期針對可育株的選育世代，又因本發(fā)明的方法無需創(chuàng)造可育性的繁殖條件而較傳統(tǒng)方法節(jié)約大量開支。以廣州為例，在正常的早晚生產(chǎn)季節(jié)大部分時期均處于條件性核不育系選育的不育條件下，而采用傳統(tǒng)方法要使中選不育株繁殖，就必須在異地有冷水灌溉條件下種植不育株禾頭，才能繁殖不育株。顯然，這將比本發(fā)明的方法大大增加因異地種植、異地用工、交通和冷水灌溉設(shè)施等方面造成的成本。
以下以廣州為例敘述本發(fā)明培育條件性核不育系粵光S的實施過程超級97×明七596 1997年早季采用溫燙去雄法生產(chǎn)雜交種↓F11997年晚季種植F1↓F21998年早季在有不育株分離的F2代中選可育株↓F31998年晚季在有不育株分離的F3代中選可育株↓F41999年早季在有不育株分離的F4代中選可育株↓F51999年晚季在有不育株分離的F5代中選可育株↓F62000年早季在有不育株分離的F6代中選可育株↓F72000年晚季不育條件下同時選不育株和可育株 2000年冬季海南低溫短日下禾頭再生繁殖↓↓F9F82001年晚季粵北冷水灌溉條件下擴繁不育系 2001年冬季海南低溫短日下擴繁“粵光S”
權(quán)利要求
1.一種光溫條件性雄性核不育系水稻的選育方法，其特征在于在水稻核不育系選育的F2代分離系中選出綜合性狀良好的可育單株F3，在F3代分離系中選出綜合性狀良好的不育單株F4。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在F2代和以后若干代的分離世代株系中繼續(xù)選出含有不育基因的可育單株，直至選出綜合性狀良好、穩(wěn)定的株系，并從該株系中選出不育單株。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于良好的綜合性狀是指上部功能葉轉(zhuǎn)色好，籽粒充實。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于F1為超級97與明七596雜交育成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光溫條件性雄性核不育系水稻的選育方法，其主要特征在于在水稻核不育系選育的F2代分離系中選出綜合性狀良好的可育單株F3，在F3代分離系中選出綜合性狀良好的不育單株F4。本法可以有效地克服傳統(tǒng)方法育種時間長，品種的綜合性能差的缺陷。
文檔編號A01H1/02GK1433677SQ02114778
公開日2003年8月6日 申請日期2002年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月24日
發(fā)明者李傳國, 梁世胡, 王豐, 李曙光, 廖亦龍, 黃慧君, 宋進昌, 劉振榮, 柳武革 申請人:廣東省農(nóng)業(yè)科學院水稻研究所