專利名稱：高頻隱性雌不育水稻恢復系的應用及培育方法
技術領域：
本發明涉及一種雜交水稻的應用及其培育方法，尤其涉及一種雜交稻恢復系的應
用及培育方法。
背景技術：
雜交水稻是我國農業科技的一面旗幟。雜交水稻自1976年開始大面積推廣至今 的30多年間累計種植60多億畝，累計增產稻谷6000多億公斤；近年種植面積占全國水稻 總面積的60%左右，產量占水稻總產的67%左右。可以說雜交水稻產業是我國的民族產業 與國際名牌，種業科技是雜交水稻科技的核心。促進雜交水稻種業科技的進一步發展是保 持我國雜交水稻國際領先地位與確保我國糧食安全的戰略舉措。 雜交水稻利用的雙親雜交第一代(Fl)雜種優勢，到第二代(F2)便會產生性狀分 離，因此，必須年年制種才能保障大田生產用種。現行雜交水稻制種技術主要是以雄性不育 系(母本)與雄性不育恢復系(父本)，按照一定的行比相間種植，不育系上的雜交種子與 父本自交種子分別單獨收割(父本也可在趕完粉后就割掉)。傳統的制種過程繁冗復雜，勞 動強度大，效率低下。 隨著社會發展、農業現代化進程的加速，我國農村勞動力日益短缺，事實上近年我 國制種基地面積不斷萎縮；加之外國跨國公司的進駐對我國雜交水稻種業的生存與發展構 成巨大威脅，這種"內困外憂"的嚴峻形勢，要求對我國雜交水稻種子生產技術進行革新，實 現種子生產與加工全程的現代化。 為此，不少科技工作者進行了相關研究與技術創新 在申請號為CN97107633. 2 "—種適宜機械化操作的雜交水稻制種技術"的發明專 利申請中，四川省萬縣市農業科學研究所提出了父母本部分同期播種技術，說明通過同期 播種進行雜交水稻制種是可行的；其主要是利用雜交種子與父本間粒色、粒重、粒形差異較 大，再通過光學儀器或機械方法把雜交種子與父本分開。該專利方法使用雌性育性正常的 常規恢復系混制，混收種子中父本種子含量高；分離方法不僅操作復雜，設備投入大，而且 依靠粒色、粒重、粒形進行分離的可靠性不高，獲得高純度雜交種子存在一定的難度。
在申請號為CN99115125. 9 "化學去雜雜交水稻制種技術"的發明專利申請中，四 川農業大學水稻研究所提出將抗除草劑基因導入三系雜交稻的保持系，使保持系獲得抗除 草劑基因，具備抗除草劑的特性；用該保持系與同型的不含抗除草劑基因的不育系雜交繁 殖成制種用不育系，使繁殖成的不育系具有抗除草劑特性；用具有抗除草劑特性的不育系 與恢復系雜交生產三系雜交稻種子。采用此種技術可以通過在不育系苗期噴施除草劑滅除 不育系種苗里的雜苗，達到制種省時省工、提高種子純度的目的。該技術雖然提出了利用除 草劑除制種時不育系雜的技術措施，但此技術主要是為雜交稻種子的生產提供高純度的不 育系秧苗，而這僅僅是保證雜交種子純度的條件之一。此外，該專利申請中對于如何革新制 種技術、如何提高制種過程效率等問題，均未涉及。 在申請號為CN00114492. 8 "三系雜交水稻除雜保純技術"的發明專利申請中，提出了一種用除草劑苯達松清除三系法雜交水稻種苗中混入的母本不育系及其保持系的種
苗的方法選擇具有對苯達松敏感致死的純合的隱性性狀的保持系和同樣具有對苯達松敏
感致死的純合的隱性性狀的質核互作雄性不育系雜交繁殖生產不育系種子，用所生產的不
育系與不具有所述隱形性狀的恢復系配制雜交稻種子，在雜交稻種子播種后噴施0. 001
1. 0%的苯達松溶液。該專利申請指出其方法可在三系法雜交水稻制種或者雜交種子純度
快速鑒定中加以應用。此專利提出了利用除草劑滅除雜種里所含的對苯達松敏感致死的不
育系自交種苗，卻沒有涉及(也不能實現)父母本混合播種及混收制種技術。 在申請號為CN02104889. 4"三系法雜交水稻機械化制種方法"的發明專利申請中，
提出了一種機械混播、混收與色選分離雜種與恢復系自交種子的三系制種方法選用谷殼 顏色區別于正常谷殼色的一種水稻品種，與谷殼顏色正常的一種水稻保持系品種雜交，獲 得谷殼顏色區別于正常谷殼色的水稻保持系種子，進而轉育出谷殼顏色區別于正常谷殼色 的水稻不育系種子；用谷殼顏色區別于正常谷殼色的水稻不育系種子和谷殼顏色正常的水 稻恢復系種子機械混播，在開花期機械趕粉，結實后經機械混收谷殼顏色區別于正常谷殼 色的雜交種種子和恢復系自交的谷殼顏色正常的種子，再用色選機分選，分別獲得雜交種 種子和恢復系種子。但是該專利申請所提出的方法主要限于三系法雜交水稻，而且使用雌 性育性正常的常規恢復系混制，混收種子中父本種子含量高；通過昂貴色選設備篩選獲得 高純度雜交種子也存在一定的難度。 以上現有的方法和技術中，部分已涉及到雜交水稻機械化制種技術，但都或多或 少地存在局限，但仍然有必要研創一種適合各種雜交水稻制種且適合全程機械化生產的方 法。
發明內容
本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種能有效應用于混播、
混收式水稻制種過程的高頻隱性雌不育水稻恢復系的培育方法，還提供一種高頻隱性雌不 育水稻恢復系的應用方法，通過該應用能夠實現雜交水稻制種、加工的全機械化操作，大大 提高雜交水稻制種的效率。 為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為一種高頻隱性雌不育水稻恢復系 在混播、混收式水稻制種過程中的應用，所述應用的具體方法為以所述高頻隱性雌不育水 稻恢復系作為父本，以雜交稻雄性不育系作為母本，對所述父、母本種子進行混播，再對該 父、母本雜交后的種子進行混收，完成制種過程。 要有效提高雜交稻制種過程的效率，減輕農民在雜交稻制種過程中勞動強度，就 必須大力推廣機械化制種技術，如果能實現雜交稻制種過程的混播、混收，則為機械化制 種的推廣應用開辟了廣闊的前景。在現有技術條件下，實現雜交稻制種過程的混播混收主 要基于以下技術思路，即先使父、母本增加特殊的遺傳性狀，再通過后續的物理或化學方 法進行處理，以達到混播混收的目的。而本發明創造的技術方案是在現有技術基礎上的 重大突破，我們通過應用所述高頻隱性雌不育水稻恢復系，使得整個雜交稻制種的混播混 收成為現實，且工藝過程大大簡化，由于我們選用制種的父本材料為高頻隱性雌不育恢復 系(尤其是我們自行篩選、培育出的高頻隱性雌不育恢復系)，因此在混收后的種子中只含 有極低比率的父本自交種子，混收后的種子基本不用后續的除雜處理即可直接用于大田生產，進而實現雜交水稻制種、加工的全機械化操作，大大提高雜交水稻制種的效率。 由于上述技術方案中混播比例的不同，或者由于父、母本材料在品性、純度上的差
異性，有可能造成混播混收后雜交種子的純度還不能滿足大田生產的要求。基于與上述技
術方案相同的技術構思，本發明還提供了另一種改進的技術方案，即一種高頻隱性雌不育
水稻恢復系在混播、混收式水稻制種過程中的應用，該應用在上述技術方案的基礎上，進一
步結合了現有的相關技術，所述應用的具體方法為以所述高頻隱性雌不育水稻恢復系作
為父本，以具有可篩選遺傳特異性狀的雜交稻雄性不育系作為母本，對所述父、母本種子進
行混播，再對該父、母本雜交后的種子進行混收，最后根據所述可篩選遺傳特異性狀的不 同，采用不同的分離方法對混收后的種子作進一步除雜處理。 上述改進的技術方案中，所述的可篩選遺傳特異性狀可以是任何具有區分、篩選 或識別功能的遺傳性狀，優選可以是一種具有非普通谷殼顏色的色澤遺傳性狀；在以具有 非普通谷殼顏色色澤的雜交稻雄性不育系作為母本的情況下，后續相應的分離方法則是指 采用機械色選分離方法分選出具有該色澤的雜交種子。 上述改進的技術方案中，所述的可篩選遺傳特異性狀還優選是指具有抗除草劑特 性；在以具有抗除草劑特性的雜交稻雄性不育系作為母本的情況下，后續相應的分離方法 則是指在混收后的種子播種后的苗期噴灑除草劑。 通過上述改進后的各技術方案能夠進一步提高混收雜交種子的純度，獲得接近 100%的高純雜交種子。 在上述的各技術方案中，所述高頻隱性雌不育水稻恢復系優選是指單株雌性敗育 率在70% 90%的雌不育水稻恢復系。如果單株雌性敗育率過高，則影響到該高頻隱性雌 不育水稻恢復系自身種子的獲得，進而影響到該遺傳材料的推廣和應用。如果單株雌性敗 育率過低，則影響到混播混收后的種子純度，從而有可能影響到本發明目的的實現。所述的 單株雌性敗育率在70 % 90%的雌不育水稻恢復系優選是指雌不育恢復系FSV1，或者是 指雌不育恢復系FSV1與常規水稻恢復系R雜交后得到的雌不育恢復系Rf 。所述雌不育恢復 系FSV1為保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心的水稻(0ryza sativa) FSV1，保藏單位地址為北京市朝陽區大屯路中國科學院微生物研究所，保藏日期為2009年 10月14日，保藏編號為CGMCC No. 3294。因為經過我們長期艱苦地田間實驗和實驗室觀察， 我們篩選、培育出的雌不育恢復系FSV1的單株雌性敗育率在80%左右，能夠很好地滿足上 述各技術方案的要求。 在上述的各技術方案中，所述父、母本種子的混播比例優選為1 : (10 40)。因 為如果該混播比例過大，則父本種子存在很大浪費，且混收后的雜交種子純度也會隨之下 降；如果該混播比例過小，則部分母本可能得不到足夠花粉授粉，降低了制種產量，增加了 成本。 本發明還提供了一種上述高頻隱性雌不育水稻恢復系的培育方法，該方法是將上 述的雌不育恢復系FSV1 (CGMCC No. 3294)與常規水稻恢復系R雜交，獲得Fl后代，再利用 常規的育種方法從所述的Fl后代中選擇遺傳性狀穩定、綜合農藝性狀優良的品系Rf (即上 述優選的雌不育恢復系Rf)，該品系Rf即為制得的高頻隱性雌不育水稻恢復系。因為經過 我們長期的觀察和實踐，直接用雌不育恢復系FSV1作為父本進行制種，組合優勢尚不能達 到最優；而采用新育成的雌不育恢復系Rf作為父本，由于其產量等綜合農藝性狀及配合力
5均比雌不育恢復系FSV1有改良，組合優勢更為明顯。 與現有技術相比，本發明的優點在于利用具有高頻隱性雌不育遺傳特性的水稻 恢復系作父本，以雜交稻兩系或三系雄性不育系作為母本，通過混播、混收后的種子中只含 有極低比率的父本自交種子，混收后的種子基本不用后續的除雜處理即可直接用于大田生 產，進而實現雜交水稻制種、加工的全機械化操作，大大提高雜交水稻制種的效率。本發明 創造完全改變了傳統方法中以雌性可育恢復系作為制種花粉提供者的技術思路，代之以高 頻隱性雌不育、花粉育性正常的恢復系作為雜交制種的遺傳材料，不僅為規模化、機械化、 高效化制種技術的應用提供了前提，而且為今后雌不育水稻恢復系的應用奠定了基礎。
本發明中用到的雌不育恢復系FSV1為保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普 通微生物中心(CGMCC)的水稻FSV1，保藏單位地址為北京市朝陽區大屯路中國科學院微生 物研究所，保藏日期為2009年10月14日，保藏編號為CGMCC No. 3294。
圖1為本發明的一種優選實施方式的工藝流程圖；
圖2為本發明實施例1應用的工藝流程圖；
圖3為本發明實施例2應用的工藝流程圖； 圖4為本發明具體實施方式
中水稻雌不育恢復系FSV1穗部結實情況照片；
圖5為本發明具體實施方式
中水稻雌不育恢復系FSV1敗育胚株(雌不育)情況 照片。
具體實施例方式
—種本發明優選的高頻隱性雌不育水稻恢復系在混播、混收式水稻制種過程中的 應用，其基本流程如圖l所示。該應用的具體方法為以具有高頻隱性雌不育遺傳特性的水 稻雌不育恢復系FSV1作為父本，以普通的雜交稻雄性不育系A/S作為母本，對父、母本種子 按l : (10 40)的比例進行混播，再對該父、母本雜交后的種子進行混收，完成制種過程。
經上述應用后混收得到的雜交種子的純度一般在98%左右，可達我國規定的二級 種子96%以上的基本要求。 以下對本發明優選的實施例作進一步介紹。
實施例1 : —種本發明的高頻隱性雌不育水稻恢復系在混播、混收式水稻制種過程中的應 用，如圖2所示，其具體步驟如下 1.父本高頻隱性雌不育恢復系Rf的培育以具有高頻隱性雌不育遺傳特性的水 稻雌不育恢復系FSV1作為父本，與其它常規的雜交稻恢復系R(例如湖南雜交水稻研究中 心選育的湘恢299等)或者育種中間材料進行雜交，獲得Fl后代，再用常規育種方法從Fl 后代中選擇得到遺傳性狀穩定、綜合農藝性狀優良的具有高頻隱性雌不育遺傳性狀的恢復 系Rf (Rf種子可通過自交繁殖)。 2.母本三系不育系05Z227A的獲得具有抗除草特性的水稻三系不育系05Z227A 從中國科學院亞熱帶農業生態研究所引進。該三系不育系05Z227A中含除草劑草丁膦 (Basta)抗性bar基因。
3.混播混收以上述改良的高頻隱性雌不育恢復系Rf (也可直接用水稻雌不育恢 復系FSV1)作父本，以三系不育系05Z227A作為母本，父、母本種子按1 : 25的比例充分混 合，再采用常規方法浸種催芽、機械播種，母本種子的播始歷期比父本種子約早3天(使制 種父母本花期充分相遇)，最后經機械混收，所獲混收后的種子中雜交種子的純度約98%。
4、后續除雜將上述混收后的種子采用常規的機械直播生產方式進行大田播種， 參照除草劑使用說明書的方法在苗期噴灑除草劑Basta，除去父本種苗，使大田生產種苗純 度接近100%。
實施例2 : —種本發明的高頻隱性雌不育水稻恢復系在混播、混收式水稻制種過程中的應 用，如圖3所示，其具體步驟如下 1.父本高頻隱性雌不育恢復系Rf的培育其方法和步驟同實施例1。
2.母本紫殼兩系不育系紫867S的選育用顯性單基因控制的常規紫稻材料紫 32 (湖南雜交水稻研究中心選育)育種中間材料與雜交稻培矮64S (湖南雜交水稻研究中心 培育，已對外銷售)進行雜交，從其后代系中篩選出的谷殼紫色的紫殼兩系不育系紫867S。
3.混播混收以上述改良的高頻隱性雌不育恢復系Rf (也可直接用水稻雌不育恢 復系FSV1)作父本，以紫殼兩系不育系紫867S作為母本，父、母本種子按1 : IO的比例充 分混合，父本的播始歷期比母本長約3天，以保證父母本花期充分相遇，再采用常規方法浸 種催芽、機械播種，最后經機械混收，所獲混收后的種子中雜交種子的純度可高達93%。
4、后續除雜通過常規機械色選分離方法將谷殼紫色的雜交種子與正常黃色的父 本種子分開，以獲得用于大田生產的純度接近100%的雜交種子。 上述各實施例中用到的水稻雌不育恢復系FSV1的研創過程和主要特性如下
1993年春于三亞用穗莖注射法將大黍(Panicum maximum,具高頻兼性無融合生殖 特性)基因組DNA導入水稻恢復系桂99中，1993年夏于長沙獲得低結實變異株Vg99 ;1994 年春三亞種植Vg99第2代群體，結實率發生分離，出現正常結實株(結實率75%以上)、低 結實株(結實率20%左右)和極低結實株(結實率1%以下，含不結實株)；淘汰正常結實 株和極低結實株，從第2代低結實株的第3代株系(1994年夏長沙)獲得低結實性不發生 分離的株系，經南繁北育多代系選，育成具有低結實性及其它農藝性狀穩定遺傳的材料水 稻雌不育恢復系FSV1 (見附圖4)。 經過鏡檢與胚胎解剖發現雌不育恢復系FSV1的花粉正常，約80%的胚株敗育(見 附圖5);將該遺傳材料與典型的三系不育系V20A(湖南雜交水稻研究中心選育，已對外銷 售)、典型兩系不育系培矮64S(湖南雜交水稻研究中心選育，已對外銷售)及常規秈稻品系 等進行雜交配組，雜種F1均結實正常，說明雌不育恢復系FSV1具有恢復基因；F2按照3 : 1 的比例分離出正常結實株與低結實株，低結實株結實率與FSV1 —致說明該材料為隱性單 基因控制的高頻隱性雌不育水稻。
權利要求
一種高頻隱性雌不育水稻恢復系在混播、混收式水稻制種過程中的應用，所述應用的具體方法為以所述高頻隱性雌不育水稻恢復系作為父本，以雜交稻雄性不育系作為母本，對所述父、母本種子進行混播，再對該父、母本雜交后的種子進行混收，完成制種過程。
2. —種高頻隱性雌不育水稻恢復系在混播、混收式水稻制種過程中的應用，所述應用 的具體方法為以所述高頻隱性雌不育水稻恢復系作為父本，以具有可篩選遺傳特異性狀 的雜交稻雄性不育系作為母本，對所述父、母本種子進行混播，再對該父、母本雜交后的種 子進行混收，最后根據所述可篩選遺傳特異性狀的不同，采用不同的分離方法對混收后的 種子作進一步除雜處理。
3. 根據權利要求2所述的應用，其特征在于所述的可篩選遺傳特異性狀是指具有非 普通谷殼顏色的色澤；所述分離方法是指采用機械色選分離方法分選出具有所述色澤的雜 交種子。
4. 根據權利要求2所述的應用，其特征在于所述的可篩選遺傳特異性狀是指具有抗 除草劑特性；所述分離方法是指在混收后的種子播種后的苗期噴灑除草劑。
5. 根據權利要求1 4中任一項所述的應用，其特征在于所述高頻隱性雌不育水稻 恢復系是指單株雌性敗育率在70 % 90%的雌不育水稻恢復系。
6. 根據權利要求5所述的應用，其特征在于所述單株雌性敗育率在70% 90%的雌 不育水稻恢復系是指雌不育恢復系FSV1，或者是指雌不育恢復系FSV1與常規水稻恢復系 R雜交后得到的雌不育恢復系Rf ;所述雌不育恢復系FSV1為保藏于中國微生物菌種保藏管 理委員會普通微生物中心的水稻FSV1，保藏編號為CGMCC No. 3294。
7. 根據權利要求1 4中任一項所述的應用，其特征在于所述父、母本種子的混播比例為i : (io 40)。
8. —種如權利要求1或2中所述高頻隱性雌不育水稻恢復系的培育方法，該方法是將 雌不育恢復系FSV1與常規水稻恢復系R雜交，獲得Fl后代，再利用常規的育種方法從所述 的Fl后代中選擇遺傳性狀穩定、綜合農藝性狀優良的品系Rf，該品系Rf即為制得的高頻隱 性雌不育水稻恢復系；所述雌不育恢復系FSV1為保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會 普通微生物中心的水稻FSV1，保藏編號為CGMCC No. 3294。
全文摘要
本發明公開了一種高頻隱性雌不育水稻恢復系在混播、混收式水稻制種過程中的應用，應用的具體方法為以高頻隱性雌不育水稻恢復系作為父本，以雜交稻雄性不育系作為母本，對父、母本種子進行混播，再對該父、母本雜交后的種子進行混收，完成制種過程；或者以具有可篩選遺傳特異性狀的雜交稻雄性不育系作為母本，經混播、混收后再采用不同的分離方法對混收后的種子作進一步除雜處理。本發明還提供一種用雌不育恢復系FSV1與常規水稻恢復系R雜交，從F1后代中選擇得到遺傳性狀穩定、綜合農藝性狀優良的高頻隱性雌不育水稻恢復系的培育方法。本發明的方法能夠實現雜交水稻制種、加工的全機械化操作，大大提高雜交水稻制種的效率。
文檔編號A01H1/02GK101697706SQ20091004468
公開日2010年4月28日 申請日期2009年11月2日 優先權日2009年11月2日
發明者唐俐, 胡遠藝, 袁智成, 袁隆平, 趙炳然, 黃志遠, 黃禎 申請人:湖南雜交水稻研究中心