非洲栽培稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的選育方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種非洲栽培稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的選育方法，其步驟：首先以非洲栽培稻為母本與普通栽培稻秈稻品種進(jìn)行遠(yuǎn)緣雜交，獲得種間雜交F1種子；再以種間F1植株為母本與選定的秈稻品種（輪回親本）進(jìn)行回交；此后通過連續(xù)多代性狀選擇和核置換回交，獲得了遺傳穩(wěn)定的非洲栽培稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育系，輪回親本即為其保持系；通過遠(yuǎn)緣雜交選育和測交篩選獲得強(qiáng)恢復(fù)系，實(shí)現(xiàn)秈型非洲栽培稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育系、保持系和恢復(fù)系三系配套。本發(fā)明選育的非洲栽培稻細(xì)胞質(zhì)不育系花粉敗育徹底、雄性不育性穩(wěn)定、可恢復(fù)性好，適用于三系雜交水稻的種子生產(chǎn)，有利于進(jìn)一步擴(kuò)大三系雜交水稻的細(xì)胞質(zhì)遺傳多樣性，從而避免?；圆『Ρl(fā)的潛在風(fēng)險(xiǎn)。
【專利說明】非洲栽培稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的選育方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于雜交水稻遺傳育種領(lǐng)域，更具體涉及一種非洲栽培稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的選育方法，通過兩個(gè)栽培稻種間遠(yuǎn)緣雜交和核置換回交獲得新細(xì)胞質(zhì)雄性不育系。
【背景技術(shù)】[0002]細(xì)胞質(zhì)雄性不育被廣泛應(yīng)用于商業(yè)化作物雜交種子生產(chǎn)。然而，在生產(chǎn)上長期大面積應(yīng)用相同細(xì)胞質(zhì)的雜交種有可能導(dǎo)致病害的爆發(fā)，例如1970年美國大面積推廣T型細(xì)胞質(zhì)雄性不育系配制的雜交玉米，由于玉蜀黍平臍螺孢菌(Helminthosporium maydis)T小種的?；郧秩径斐捎衩仔“卟〈罅餍?。因此各種主要農(nóng)作物細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的細(xì)胞質(zhì)來源多樣化研究一直受到廣泛重視。中國秈型三系雜交稻大面積利用野敗型不育細(xì)胞質(zhì)歷史長達(dá)30余年，近年在生產(chǎn)上雖逐漸增加了新資源細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的應(yīng)用，但秈型三系雜交稻中野敗型雜交稻的面積仍最大。長期大面積種植同一類型細(xì)胞質(zhì)的雜交稻存在巨大的潛在風(fēng)險(xiǎn)，因此研究利用新遺傳類型的細(xì)胞質(zhì)雄性不育一直受到廣泛重視。
[0003]目前生產(chǎn)上利用的水稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育系統(tǒng)的細(xì)胞質(zhì)來源包括兩個(gè)物種，即普通野生稻(Oryza rufipogon)和普通栽培稻(Oryza sativa)。前者如野敗型、矮敗型、紅蓮型等，是以普通野生稻為母本與普通栽培稻品種雜交和核置換回交育成的不育系，例如以野生稻雄性不育株為母本，早秈品種珍汕97為父本，進(jìn)行雜交和核置換回交育成的珍汕97A等野敗型不育系，其不育細(xì)胞質(zhì)來源于普通野生稻；后者如R型、D型、印尼水田谷型、K型、BT型等，是以普通栽培稻秈稻或粳稻為母本與秈稻或粳稻父本進(jìn)行雜交和核置換回交育成不育系，例如以原產(chǎn)西非的普通栽培稻秈型品種R比亞卡為母本，中國矮桿秈稻為父本，經(jīng)過雜交、復(fù)交和核置換回交育成R型朝陽I號(hào)A等R型不育系，其不育細(xì)胞質(zhì)來源于普通栽培稻。
[0004]普通栽培稻和非洲栽培稻(Oryza glaberrima)是水稻僅有的兩個(gè)栽培種，目前全球范圍(包括非洲)水稻生產(chǎn)主要是普通栽培稻品種，而非洲栽培稻僅在其原產(chǎn)地西非尚有零星種植。非洲栽培稻有許多特異的優(yōu)良性狀，如耐旱、與雜草競爭力強(qiáng)等。西非水稻研究所通過兩個(gè)栽培稻的中間雜交培育出非洲新稻(NERICA)，國內(nèi)外還有一些利用非洲栽培稻進(jìn)行水稻性狀遺傳改良的研究，如試圖將非洲栽培稻的長柱頭、抗病性和雜草競爭力等性狀的基因?qū)肫胀ㄔ耘嗟尽Ｆ裆袩o育成遺傳穩(wěn)定的非洲栽培稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是在于提供一種非洲栽培稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的選育方法，增加三系雜交水稻的雄性不育細(xì)胞質(zhì)來源的多樣性，使細(xì)胞質(zhì)來源由兩個(gè)物種增加到三個(gè)物種，有利于進(jìn)一步擴(kuò)大三系雜交水稻的細(xì)胞質(zhì)遺傳多樣性，避免大規(guī)模種植單一細(xì)胞質(zhì)的雜交種爆發(fā)?；郧秩静『Φ臐撛陲L(fēng)險(xiǎn)。非洲稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的選育方法與一般細(xì)胞質(zhì)雄性不育系選育的主要不同之處在于，該方法需要利用非洲栽培稻種質(zhì)資源為細(xì)胞質(zhì)供體，需要克服種間遠(yuǎn)緣雜交的生殖障礙，同時(shí)由于兩個(gè)物種之間存在核基因控制的不親和性，低世代(B5F1代以前)的不育株系測交難于找到恢復(fù)系。本發(fā)明選育的非洲栽培稻細(xì)胞質(zhì)不育系的花粉敗育徹底、雄性不育性穩(wěn)定、開花習(xí)性好、可恢復(fù)性好，適用于三系雜交水稻的種子生產(chǎn)。
[0006]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn):
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方法以非洲栽培稻為細(xì)胞質(zhì)供體，通過兩個(gè)栽培稻種之間的種間雜交和核置換回交育成具有非洲栽培稻細(xì)胞質(zhì)的秈型雄性不育系，如非金A和非中A等，使水稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育系及三系雜交稻的不育細(xì)胞質(zhì)來源由原有的兩個(gè)物種增加到三個(gè)物種，進(jìn)一步豐富了細(xì)胞質(zhì)遺傳多樣性，有利于避免專化性侵染病害爆發(fā)的潛在風(fēng)險(xiǎn)。
[0008]非洲栽培稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的選育方法，首先以熱帶地區(qū)(纟韋度18° 32; 11" N以南，年平均溫度25°C左右)短日照季節(jié)抽穗的非洲栽培稻為母本人工去雄，以同期抽穗的秈稻品種為父本飽和授粉，獲得發(fā)育不完全的雜交種子；繼后在熱帶地區(qū)短日照季節(jié)種植感光性強(qiáng)的種間F1代植株保障正常抽穗，再以雄性不育的種間F1為母本，選擇秈稻品種為父本(輪回親本)進(jìn)行回交，此后在溫帶地區(qū)(緯度30° 28' 17" N左右，年平均溫度16°C左右)和熱帶地區(qū)穿梭育種，經(jīng)連續(xù)多代單株選擇和核置換回交至B8F1代以上，獲得遺傳穩(wěn)定的非洲栽培稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育系。
[0009]一種非洲栽培稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的選育方法，其步驟如下:
[0010](I)通過大量人工飽和授粉雜交克服非洲栽培稻與普通栽培稻種間遠(yuǎn)緣雜交的高度不孕性，獲得種間F1代種子 :在熱帶地區(qū)(緯度18° 32' 11" N以南，年平均溫度25°C左右)的冬-春季種植非洲栽培稻和普通栽培稻秈稻品種等各類親本材料，以熱帶地區(qū)春季短日照條件下抽穗的非洲栽培稻為母本，溫湯去雄(水溫45°C，處理時(shí)間5min)，以同期抽穗的秈稻品種為父本飽和授粉，雜交配組1000對(duì)以上，每組合5個(gè)雜交袋，每袋2-3穗。約
1.8%以上的組合可獲得F1代種子(不同組合種子數(shù)1-40粒，其中90%以上為發(fā)育不完全的皺縮干癟種子，少數(shù)種子較為飽滿充實(shí));
[0011](2)在溫帶地區(qū)(緯度30° 28' 17" N左右，年平均溫度16°C左右)初夏播種上季收獲的種間F1代種子，約45%以上組合的種子可發(fā)芽成苗，種間雜種F1植株生長旺盛，但在溫帶地區(qū)夏秋相對(duì)較長日照的生長季節(jié)均不能抽穗；
[0012](3)將種間雜種F1稻蔸移栽到熱帶地區(qū)，再生的種間雜種F1植株在熱帶地區(qū)春季短日照條件下抽穗，所有植株均為雄性不育，以這些不育的種間F1植株為母本與選定的秈稻品種進(jìn)行回交，獲得回交一代(B1F1)種子；
[0013](4)在溫帶地區(qū)種植B1F1代，植株出現(xiàn)性狀和育性分離，選擇在安全齊穗期前正常抽穗、綜合性狀較好的不育株為母本，與輪回親本回交，獲得回交二代(B2F1)種子；
[0014](5)繼后，分別在熱帶地區(qū)和溫帶地區(qū)種植B2F1及以后的回交世代，在各代均選擇綜合性狀趨近輪回親本的完全不育株為母本，輪回親本自交后代株系中的單株為父本，進(jìn)行成對(duì)回交；
[0015](6)通過在熱帶地區(qū)和溫帶地區(qū)穿梭育種，經(jīng)連續(xù)多代單株選擇和核置換回交至B8F1代以上，最終育成群體遺傳性狀穩(wěn)定的非洲栽培稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育系。
[0016](7)通過種間遠(yuǎn)緣雜交選育和測交篩選獲得強(qiáng)恢復(fù)系，實(shí)現(xiàn)秈型非洲栽培稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育系、保持系和恢復(fù)系的三系配套。[0017]結(jié)合田間試驗(yàn)和分子標(biāo)記技術(shù)(AFLP、SSR)的應(yīng)用，研究非洲栽培稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育及其育性恢復(fù)的遺傳特異性。
[0018]所述的方法和步驟選育的細(xì)胞質(zhì)雄性不育系為非洲栽培稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育系，其花粉敗育徹底、雄性不育性穩(wěn)定、開花習(xí)性好、可恢復(fù)性好，適用于三系雜交水稻的種子生產(chǎn)；其不同于其他類型細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的遺傳特征是具有非洲栽培稻的細(xì)胞質(zhì)，可用AFLP分子標(biāo)記檢測鑒定。
[0019]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0020](I)非洲栽培稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育系進(jìn)一步豐富了三系雜交水稻不育系的細(xì)胞質(zhì)來源，推廣應(yīng)用非洲栽培稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育系組配的雜交稻品種，有利于避免三系雜交水稻細(xì)胞質(zhì)來源單一化的潛在風(fēng)險(xiǎn)；
[0021](2)非洲栽培稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的敗育花粉為典敗類型，花粉敗育時(shí)期早，雄性不育性穩(wěn)定(1000株以上群體不育株率100%，自交結(jié)實(shí)率為O);有利于保障雜交稻制種的種子純度；
[0022](3)非洲栽培稻細(xì)胞質(zhì)源雄性不育系與其他同核異質(zhì)不育系相比，柱頭外露率較高(高達(dá)84.2%)，抽穗包頸度 較輕(低至1.83%)，開花習(xí)性較好，有利于提高雜交稻制種的種子產(chǎn)量；
[0023](4)非洲栽培稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育系與野敗型等孢子體雄性不育系的恢保關(guān)系一致，可共享恢復(fù)系，有利于選配強(qiáng)優(yōu)勢雜交組合，也便于其在雜交水稻種子生產(chǎn)中的應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為一種AFLP分析獲得的非洲栽培稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育系特異引物示意圖。
[0025]圖2為一種非洲栽培稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育恢復(fù)基因的SSR標(biāo)記多態(tài)性示意圖。
[0026]1-10為可育單株，11為可育池，12為父本，13為母本，14為不育池，15-24為不育單株。
【具體實(shí)施方式】
[0027]實(shí)施例1:
[0028]一種非洲栽培稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的選育方法，其步驟如下:
[0029](1) 2005年3月以在熱帶地區(qū)(海南陵水)短日照季節(jié)抽穗的19個(gè)非洲栽培稻作為母本，溫湯去雄(水溫45°C，處理時(shí)間5min)，以138個(gè)秈稻品種為父本進(jìn)行人工飽和授粉雜交，共完成種間雜交配組約1200對(duì)，每組合5個(gè)雜交袋，每袋2-3穗。從其中9個(gè)非洲栽培稻品系與16個(gè)秈稻品種雜交的22個(gè)組合中獲得了 F1代種子(不同組合種子數(shù)1-40粒，其中90%以上為發(fā)育不完全的皺縮干癟種子，少數(shù)種子較為飽滿充實(shí))；
[0030](2)2005年5月在溫帶地區(qū)(武漢)播種22個(gè)種間雜交組合F1代種子，其中10個(gè)組合的種子發(fā)芽成苗，種間雜種F1植株生長旺盛，但在溫帶地區(qū)夏秋相對(duì)較長日照的生長季節(jié)均不能抽穗；
[0031](3) 2005年11月將10個(gè)組合的F1稻蔸移栽到熱帶地區(qū)，再生F1植株2006年春短日照條件下抽穗，均為雄性不育，以其中4個(gè)種間組合(母本分別為4個(gè)非洲栽培稻品系RAM3、RAM54、RAMl31和RAM152，請見遺傳資源表)F1不育植株為母本與選定的秈稻品種進(jìn)行回交，獲得回交一代(B1F1)種子；
[0032](4) 2006年夏，在溫帶地區(qū)種植B1F1代，植株出現(xiàn)性狀和育性分離，選擇在安全齊穗期前正常抽穗、綜合性狀較好的不育株為母本，與輪回親本回交，獲得回交二代(B2F1)種子;
[0033](5)繼后，2007年至2011年，分別在熱帶地區(qū)和溫帶地區(qū)種植B2F1及以后世代，在各回交代均選擇綜合性狀趨近輪回親本的完全不育株為母本，輪回親本自交后代株系中的單株為父本，成對(duì)回交；
[0034](6)通過在熱帶地區(qū)和溫帶地區(qū)穿梭育種，經(jīng)連續(xù)多代單株選擇和核置換回交，育成群體遺傳性狀穩(wěn)定的非洲栽培稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育系(2012年已至BC12F1代)，輪回親本即為其保持系；
[0035](7)秈型非洲栽培稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育系花粉敗育徹底、雄性不育性穩(wěn)定、開花習(xí)性好、可恢復(fù)性好；通過種間遠(yuǎn)緣雜交選育和測交篩選獲得強(qiáng)恢復(fù)系，實(shí)現(xiàn)不育系、保持系和恢復(fù)系的三系配套。
[0036]實(shí)施例2:
[0037]—種非洲栽培稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育系遺傳特性的考察方法，其步驟如下:
[0038]1、非洲栽培稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的恢保關(guān)系測定:
[0039]通過恢保關(guān)系的測定，確定非洲栽培稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育系非金A和非中A的恢保關(guān)系和遺傳類型。分別選用22個(gè)父本(保持系、恢復(fù)系、常規(guī)品種和非洲栽培稻基因滲入系)與野敗型、印尼水田谷型、紅蓮型和非洲栽培稻細(xì)胞質(zhì)不育系進(jìn)行雜交，其恢保關(guān)系測定結(jié)果如表1所示。對(duì)獲得的雜種·F1代進(jìn)行育性調(diào)查，結(jié)果表明非洲栽培稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育系與屬于孢子體雄性不育的野敗型和印尼水田谷型不育系的恢保關(guān)系一致，而與屬于配子體雄性不育的紅蓮型不育系的恢保關(guān)系不同。
[0040]表2非洲栽培稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的恢保關(guān)系鑒定.非洲栽培稻質(zhì)
野畋型印尼水田谷型紅蓮型源
父本 -
金23 珍汕97 中9 11-32非金非中
AAAA 粵泰 A A A
[0041]-
2.3B SS S S PF S S
保珍汕97
持
系 B S S S S PF S S
中 9BSS SS PF SS
【權(quán)利要求】
1.一種非洲栽培稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的選育方法，其步驟是: (1)通過人工飽和授粉雜交克服非洲栽培稻與普通栽培稻種間遠(yuǎn)緣雜交的高度不孕性，獲得種間Fl代種子:以熱帶地區(qū)春季短日照條件下抽穗的非洲栽培稻為母本，溫湯去雄:水溫45°C，處理時(shí)間5min，以同期抽穗的秈稻品種為父本飽和授粉，雜交配組1000對(duì)，每組合5個(gè)雜交袋，每袋2-3穗，1.8%以上的組合可獲得Fl代種子； (2)在溫帶地區(qū)初夏播種上季收獲的種間Fl代種子，45%組合的種子發(fā)芽成苗，種間雜種Fl植株?duì)I養(yǎng)生長旺盛，在溫帶地區(qū)夏秋相對(duì)較長日照的生長季節(jié)均不能抽穗； (3)將種間雜種Fl稻蔸移栽到熱帶地區(qū)，再生的種間雜種Fl植株在熱帶地區(qū)春季短日照條件下抽穗，所有植株均為雄性不育，以不育的種間Fl植株為母本與秈稻品種父本進(jìn)行回交，獲得回交一代BlFl種子； (4)在溫帶地區(qū)種植BlFl代，植株出現(xiàn)性狀和育性分離，選擇在安全齊穗期前正常抽穗、綜合性狀好的不育株為母本，與輪回親本回交，獲得回交二代B2F1種子； (5)繼后，分別在熱帶地區(qū)和溫帶地區(qū)種植B2F1及以后的回交世代，在各回交代均選擇綜合性狀趨近輪回 親本的不育株為母本，輪回親本自交后代株系中的單株為父本，成對(duì)回交； (6)通過在熱帶地區(qū)和溫帶地區(qū)穿梭育種，經(jīng)連續(xù)多代單株選擇和核置換回交至B8F1代以上，育成群體遺傳性狀穩(wěn)定的非洲栽培稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育系； (7)通過種間遠(yuǎn)緣雜交選育和測交篩選獲得強(qiáng)恢復(fù)系，實(shí)現(xiàn)秈型非洲栽培稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育系、保持系和恢復(fù)系三系配套。
【文檔編號(hào)】A01H1/04GK103704124SQ201210379358
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月29日
【發(fā)明者】靳德明, 黃鋒, 付習(xí), 陳強(qiáng) 申請人:華中農(nóng)業(yè)大學(xué)