專利名稱：一種苯達松敏感水稻的篩選方法
技術領域：
本發明涉及作物培育領域，尤其涉及一種苯達松敏感水稻的篩選方法。
背景技術：
水稻是我國播種面積最大的糧食品種，在我國糧食生廣和消費中歷來 處于主導地位。中國是世界上首個成功實現雜交水稻商品化生產的國家，自1976年雜交稻大面積推廣種植以來，全國雜交水稻常年種植面積已占水稻年播種面積的50%以上。近十年來，光溫敏核不育系(T/PGMS)得到了成功利用，兩系雜交稻已經取得了突破性進展，迄今為止，許多光溫敏核不育系先后通過了鑒定。雜交水稻品種真實性和純度是雜種優勢能否發揮的基礎，是衡量雜交水稻種子質量的主要指標。光溫敏核不育系是兩系雜交稻的重要工具，由于其雄性不育性通過光溫調控來實現，在異常自然條件下不育系出現部分育性恢復，導致雜交種純度不高，存在潛在的應用風險性，例如1989年、2002年、2009年夏季異常低溫導致一些兩系不育系制種時自交結實，種子純度嚴重下降，給兩系雜交水稻生產造成重大損失。另一方面，三系法雜交稻制種過程中也會因不育系含有微效恢復基因而易自交結實，致使雜種F1的純度下降。因此，在生產應用中急需一種快速簡單的雜交種純度檢測技術，能盡量在生育早期快速、經濟、有效的識別雜種中可能存在的不育系自交種子，并將其除掉以確保種子生產的安全。利用誘變育種或者雜交育種的方法育成苯達松敏感不育系，保持其它性狀基本穩定，在制種階段遇到低溫陰雨的年份可以通過噴施一定濃度的除草劑有效地殺死自交不育系秧苗，確保生產田雜種的純度，從而有效地避免兩系雜交稻推廣應用中因水稻光溫敏雄性不育系的育性波動所造成的風險。目前，在培育苯達松敏感水稻時，常常采用誘發突變技術，創造突變群體，混收M1植株上的M2種子,單株種植M2植株。M2植株的種子則按單株收獲,形成M2 : 3株系，并一分為二，然后每株取一部分M2 : 3種子(剩余M2 : 3備用)，種成M3株行,在M3處于三葉期時噴施一定濃度的苯達松溶液，篩選敏感水稻，其對應的剩余仏；3用于后續驗證和研究(Zhang J,Xu Y，Wu X,Zhu L A bentazon and sulfonylurea sensitive mutant :breeding，geneticsand potential application in seed production of hybrid rice. Theor Appl Genet，2002，105 :16-22.)。若已經有苯達松敏感水稻種質資源時，常常將此品種與其它品種雜交，混收F1植株上的F2種子,單株種植F2且按株收獲F2 ； 3種子，并一分為二，然后每株取一部分F2 : 3種子(剩余F2 : 3備用)種成F3株行，在F3處于三葉期時噴施一定濃度的苯達松溶液，篩選敏感突變體，其對應的剩余F2 : 3備用。在培育苯達松敏感水稻過程中，由于需要單株收獲所有仏植株上的％ : 3種子或者所有F2植株上的匕3種子，并按株系種植M3或者F3，且預留的種子和播種的種子要一一對應，因此這一技術路線造成篩選工作量很大，而且培育的成本及時間大大增加
發明內容
本發明提供了一種苯達松敏感水稻的篩選方法，大幅減少了篩選的工作量，節省了培育成本和培育時間，有效提高了篩選效率。一種苯達松敏感水稻的篩選方法，包括(I)播種水稻種子,育苗,移栽,待植株抽穗15-20d后，噴施質量百分比濃度為0.5% -0. 8%的苯達松水劑；5-10天后，觀察水稻生長情況，如植株出現苯達松中毒癥狀，則記為疑似植株；(2)按單株收獲疑似植株上的種子，取一部分種子進行播種，于苗期噴施質量百分 比濃度為0. I % -0. 8%的苯達松水劑，噴施后如出現苯達松致死癥狀，則確定該疑似植株上收獲得到的種子為苯達松敏感水稻種子。為了篩選獲得苯達松敏感水稻，所述的水稻種子可采用誘變育種或雜交育種兩種方法培育得到。采用誘變育種時，所述的水稻種子可以通過如下方法培育將對苯達松有抗性的水稻品種種子(即需要改良的水稻不育系、保持系等，苗期對0. 5% -0. 8%的苯達松具有抗性的普通水稻品種種子)進行誘變處理，得到M1代種子；播種M1代種子，按常規育苗、移栽和種植，培育成M1植株，成熟后收獲得到M2代種子，即為所述的水稻種子。其中，所述的誘變處理可以采用物理誘變劑和化學誘變劑中的至少一種。所述的物理誘變劑可以采用Y射線、高能離子；所述的化學誘變劑可以采用疊氮化鈉(NaN3)、甲基磺酸甲酯(MMS)、甲基磺酸乙酯(EMS)等。物理誘變劑或化學誘變劑可以使誘變對象的遺傳物質造成損傷，在修復過程中造成DNA堿基變化或片段缺失，引起性狀變異。優選地，采用作用機理不同的物理誘變劑與化學誘變劑復合處理，有利于提高突變頻率，相比單一誘變劑處理能獲得更好的效果。所述的物理誘變劑或化學誘變劑一般采用半致死劑量進行處理，保證獲得足夠M1植株和大約50%的結實率，從而確保有足夠數量的M2植株組成群體用于突變體的篩選。優選地，所述的誘變處理可以參照夏英武等將作物種子用半致死劑量的物理或化學誘變劑處理得到M1種子的方法(《作物誘變育種》，夏英武主編，中國農業出版社，1997，P170-175)。大量實驗已經證明，采用該方法，可以獲得理想的誘變處理效果。種植M1植株時可以采用叢插，即3-5苗插一穴，適當密植，每畝插10萬左右基本苗。成熟后M2代種子可以采用混收，采用混收不需按單株收獲種子、做標記，操作方便，節省人工成本。采用雜交育種時，所述的水稻種子通過如下方法培育將對苯達松有抗性的水稻品種與苯達松敏感水稻雜交，收獲得到F1代種子；播種F1代種子，按常規方法育苗、移栽和種植，培育成F1植株，成熟后收獲得到F2代種子，即為所述的水稻種子。其中，在對苯達松有抗性的水稻品種和苯達松敏感水稻雜交時，可以在水稻開花期對其中一個親本進行人工去雄，用另一個親本的花粉進行授粉，授粉后對植株進行套袋隔離。套袋時不能過緊，以免影響植株生長；也不能過松，以免袋子被風吹掉或吹歪下垂，造成異花傳粉。收獲F1植株上的F2代種子時可以采用混收。采用混收不需按單株收獲種子、做標記，操作方便，節省人工成本。步驟(I)中，播種水稻種子(M2*F2種子)時可以采用稀播。稀播有利于將種苗分開，避免2個秧苗一起移栽。
移栽秧苗(M2或F2秧苗)時可以采用單本移栽，即每穴只移栽一株秧苗。移栽密度較大田生產適當降低，每畝種植苗數控制在I. 5萬株，以利于植株的正常生長，便于后續篩選。開花結實后種子活力主要取決于種子的成熟程度，而種子成熟度取決于開花后氣溫的高低，因此噴施苯達松的時間需要根據氣溫適當調節。優選地，氣溫較低時，在植株抽穗18-20d后噴施所述的苯達松水劑；氣溫較高時，在植株抽穗15-17d后噴施所述的苯達松水劑。植株抽穗15-17d或18-20d時，植株主穗呈淡黃色，谷粒處于乳熟期至蠟熟期，此時噴施苯達松水劑，植株能被殺死，同時種子能保持活力便于后續播種。通過該操作，只有對苯達松敏感的植株才會表現出中毒癥狀，大多數不敏感的材料即可以被淘汰，實現對該代植株的初步選育，大幅減少了后續篩選的工作量。所述的苯達松水劑為苯達松的水溶液。此時噴施苯達松水劑，植株已成熟，苯達松水劑的濃度可以稍高些；優選地，所述的苯達松水劑中苯達松的質量百分比濃度為0. 5% -0. 6%。苯達松水劑濃度過高會影響種子活力；濃度過低不能使植株出現中毒癥狀。所述的苯達松中毒癥狀主要為葉片出現失水青枯，植株垂死。出現該癥狀的植株即含有苯達松敏感等位基因，判定為疑似苯達松敏感株，記為疑似植株。步驟(2)中，所述的苗期優選為4-5葉期。植株苗太小，吸收藥液的量較少，甚至可能噴不到，造成假象，不利于觀察；苗太大時不但觀察時間推遲，噴施的苯達松量也要適當增加。此時噴施苯達松水劑，植株未成熟，苯達松水劑的濃度可以稍低些；優選地，所述的苯達松水劑中苯達松的質量百分比濃度優選為0. 1%-0. 5%。苯達松水劑濃度過高不但成本增加，而且有可能造成正常植株出現中毒癥狀；濃度過低不能使植株致死。播種、育苗、移栽、收獲種子、田間管理等均可采用常規技術；苯達松水劑的噴施部位為植株的葉片。本發明中，在種子成熟期初步篩選苯達松敏感水稻為技術核心。本發明通過在合適的水稻生育期時噴施適當劑量的苯達松水劑，苯達松敏感水稻會出現中毒癥狀，但種子仍保持活力，從而可初步篩選出疑似植株；然后收獲疑似植株的種子，播種后進一步驗證，即可確定是否為苯達松敏感水稻。采用本發明方法，可以將選育提前一代，有效減少了播種面積，大幅提高了篩選效率，同時節約了成本。本發明方法適用于任何水稻的苯達松敏感性篩選，特別適用于采用誘變育種或雜交育種培育苯達松敏感水稻時對目標植株的篩選。采用常規方法對誘變育種或雜交育種培育的群體進行苯達松敏感水稻篩選時，需要對所有M2單株(或者F2)的種子分單株收獲、編號，并按照株系種植M3 (或者F3),然后在M3R (或者F3)進行大規模篩選。而采用本發明方法，直接對M2代(或者F2)植株噴施適量的苯達松后初步篩選突變體(疑似植株)，不需要對所有M2代植株進行種子收獲、編號、播種，而只需要收獲疑似植株(疑似植株一般較少)的M2 : 3 (或者F2 : 3)種子，播種后在M3代(或者F3)進一步驗證時只需播種幾粒于苗期鑒定即可。因此，該方法將選育從第三代提前到第二代(誘變育種從M3代提前M2代，雜交育種從F3代提前到F2代)，大大減少了播種面積，節約了成本，節省了時間，大幅提高了工作效率，同時加快了進程。
圖I為采用本發明方法和常規方法在誘變育種中培育苯達松敏感水稻的技術路線比較示意圖；其中，M3表示的是植株或種子的世代；M2 ； 3表示的是從M2單株上收獲的M3種子；圖2為采用本發明方法和常規方法在雜交育種中培育苯達松敏感水稻的技術路線比較示意圖；其中，FpF2、F3表示的是植株或種子的世代；F2 : 3表示的是從F2單株上收獲的F3種子。
具體實施例方式實施例I兩系不育系水稻廣占63S(I) 2010年6月，取廣占63S種子(Mtl代)，取一半用350Gy劑量的、射線處理， 得到M1代種子；另一半用300Gy劑量的Y射線及0.5%甲基磺酸甲酯(MMS)共同處理，得到M1代種子。(2)將所有M1代種子播于安徽寧國楊山高海拔山區梯田，拔節期起用山泉水串灌以促進M1植株低溫結實，當年10月混收M2代種子各約50kg。(3)同年11月，將M2代種子在海南陵水播種，苗按單本移栽至大田，共30畝；根據不同植株生長情況，在植株抽穗后約20天(主穗已呈淡黃色，谷粒處于乳熟期至蠟熟期)時，用農用噴霧器對植株葉片噴施質量百分比濃度為0. 5%的苯達松水劑；噴施后5-10天內，觀察水稻生長情況，篩選出出現苯達松中毒癥狀(葉片出現失水青枯、整個植株垂死)的植株，共105株,記為疑似植株；按單株收獲疑似植株上的種子(M3代)。(4)對每株疑似植株上收獲得到的水稻種子，取1/3進行發芽、播種，于4-5葉期噴施質量百分比濃度為0. 5%的苯達松水劑；觀察水稻生長情況，篩選出一株出現苯達松致死癥狀(植株全部死亡)的單穗，則確定其對應的疑似植株為苯達松敏感水稻，對應的剩余的2/3種子即為苯達松敏感水稻種子，可用于后續研究。以上步驟的主要技術路線見圖I中的左圖。實施例2嘉浙B(I)取嘉浙B的干種子(Mtl代)1500克，用300Gy劑量的、射線處理，得到M1代種子。(2)于海南播種M1代種子，2009年春M1植株表現結實率下降，剔除雜株后混收M2代種子。(3) 2009年早季在嘉興農科院育種基地種植M2代單株約6萬個；根據不同植株生長情況，在植株抽穗后約15天(主穗已呈淡黃色，谷粒處于乳熟期至蠟熟期)時，用農用噴霧器對植株葉片噴施質量百分比濃度為0. 5%的苯達松水劑；噴施后5-10天內，觀察水稻生長情況，篩選出出現苯達松中毒癥狀(葉片出現失水青枯、整個植株垂死)的植株，共I株，記為疑似植株；按單株收獲疑似植株上的種子(M3代)。(4)對該株疑似植株上收獲得到的水稻種子，取20粒進行發芽、播種，于4-5葉期噴施質量百分比濃度為0. 5%苯達松水劑；發現所有秧苗出現苯達松致死癥狀(植株全部死亡)，從而將其確定為苯達松敏感水稻，對應的剩余的種子(約50粒)即為苯達松敏感水稻種子，用于后續研究。以上步驟的主要技術路線見圖I中的左圖對比例I 參照張集文等的方法(Zhang J, Xu Y, Wu X, Zhu L. Abentazon andsulfonylurea sensitive mutant breeding, genetics and potential application inseed production of hybrid rice. Theor Appl Genet, 2002,105 :16-22.),具體為米用劑量為350Gy的伽瑪對W6154S種子(Mtl代)進行誘變處理，得到M1代種子；將M1代種子播于湖北巴東，植株結實后，混收M1植株上的M2種子；按單株種植M2種子,M2植株的種子按單株收獲，形成25100個M2 : 3株系，并一分為二，然后每株取一部分M2 ； 3種子(剩余M2 : 3備用)，種成M3株行，在M3處于三葉期時噴施質量百分比濃度為0. 5 %的苯達松水劑，篩選出一株敏感水稻(致死癥狀)，其對應的剩余M2: 3用于后續驗證和研究。主要技術路線見圖I中的右圖。對比實施例2和對比例I可知實施例2中，誘變得到一個突變體的頻率約2. 5 5萬分之一，突變頻率相近。但是利用本發明方法只需種M2單株，于成熟期篩選后只需要收獲擬似突變體，由于敏感株很少，M2單株收獲和％苗期進一步鑒定時的工作量大大減少(此篩選及鑒定只需I個工人工作2天工作量)。而對比例I中，需要按單株收獲這M2單株的種子，而且要做好標記、曬干并一分為二，一半用于進一步篩選，這一收獲并后續編號及M3種子按株系播種、苗期篩選過程需要極大的工作量(這一過程至少需要10個工人工作10天左右)，且％代苗期播種需要較多秧田，因此極大增加了工作量和用地面積。實施例3嘉浙mBx紫興101(I)將苯達松敏感水稻嘉浙mB和對苯達松有抗性的水稻紫興101 (普通水稻)播于田間，盛花期時對紫興101人工去雄，并采集嘉浙mB的穗子進行雜交，收獲F1種子；其中，授粉后對植株分別進行套袋隔離。(2)F1種子按單本種植，混收F1 : 2種子并播于田間；根據不同植株生長情況，F2植株抽穗后約15天(主穗已呈淡黃色，谷粒處于乳熟期至蠟熟期)時，用農用噴霧器對其噴施質量百分比濃度為0. 5%的苯達松水劑；噴施后5-10天內，觀察水稻生長情況，篩選出出現苯達松中毒癥狀(葉片出現失水青枯、整個植株垂死)的植株，記為疑似植株；按單株收獲疑似植株上的種子(F3代)。(3)對每株疑似植株上收獲得到的水稻種子，取一部分進行發芽、播種，于4-5葉期噴施質量百分比濃度為0. 5%的苯達松水劑；觀察水稻生長情況，篩選出一株出現苯達松致死癥狀(植株全部死亡)的單穗，則確定其對應的疑似植株為苯達松敏感水稻，對應的剩余種子即為苯達松敏感水稻種子，可用于后續研究。以上步驟的主要技術路線見圖2中的左圖。常規方法用于雜交育種中苯達松敏感水稻培育時的主要技術路線見圖2中的右圖。對比可以發現，采用實施例3的方法，將選育從第三代朽代)提前到了第二代(F2代)，極大減少了播種面積及播種成本。
權利要求
1.一種苯達松敏感水稻的篩選方法,包括 (1)播種水稻種子，育苗，移栽，待植株抽穗15-20d后，噴施質量百分比濃度為O.5% -O. 8%的苯達松水劑；5-10天后，觀察水稻生長情況，如植株出現苯達松中毒癥狀，則記為疑似植株； (2)按單株收獲疑似植株上的種子，取一部分種子進行播種，于苗期噴施質量百分比濃度為O. 1% -O. 8%的苯達松水劑，噴施后如出現苯達松致死癥狀，則確定該疑似植株上收獲得到的種子為苯達松敏感水稻種子。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于步驟(I)中，所述的水稻種子通過如下方法培育將對苯達松有抗性的水稻品種種子進行誘變處理，得到M1代種子；播種M1代種子，育苗，移栽，收獲得到所述的水稻種子。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于所述的誘變處理采用物理誘變劑和化學誘變劑中的至少一種。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于所述的物理誘變劑或化學誘變劑的用量為半致死劑量。
5.根據權利要求I所述的方法，其特征在于步驟(I)中，所述的水稻種子通過如下方法培育將對苯達松有抗性的水稻品種與苯達松敏感水稻雜交，收獲得到F1代種子；播種F1代種子，育苗，移栽，收獲得到所述的水稻種子。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于雜交過程中，在水稻開花期對其中一個親本進行人工去雄，用另一個親本的花粉進行授粉，授粉后對植株進行套袋隔離。
7.根據權利要求I所述的方法，其特征在于步驟(I)中，移栽時采用單本移栽。
8.根據權利要求2或5所述的方法，其特征在于收獲所述的水稻種子時采用混收。
9.根據權利要求I所述的方法，其特征在于步驟(2)中，所述的苗期為4-5葉期。
10.根據權利要求I所述的方法，其特征在于步驟(I)中，所述的苯達松水劑中苯達松的質量百分比濃度為O. 5% -O. 6%;步驟(2)中，所述的苯達松水劑中苯達松的質量百分比濃度為O. 1% -O. 5%。
全文摘要
本發明公開了一種苯達松敏感水稻的篩選方法，包括播種水稻種子，育苗，移栽，待植株抽穗15-20d后，噴施質量百分比濃度為0.5％-0.8％的苯達松水劑；5-10天后，觀察水稻生長情況，如植株出現苯達松中毒癥狀，則記為疑似植株；按單株收獲疑似植株上的種子，取一部分種子進行播種，于苗期噴施質量百分比濃度為0.1％-0.8％的苯達松水劑，噴施后如出現苯達松致死癥狀，則確定該疑似植株上收獲得到的種子為苯達松敏感水稻種子。在種子成熟期初步篩選苯達松敏感水稻為本發明的技術核心，采用該方法，可以將選育提前一代，有效減少了播種面積，大幅提高了篩選效率，同時節約了成本，特別適用于采用誘變育種或雜交育種培育苯達松敏感水稻時對目標植株的篩選。
文檔編號A01G16/00GK102630538SQ20121011645
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月19日 優先權日2012年4月19日
發明者富昊偉, 李友發, 王啟釗, 舒慶堯 申請人:浙江大學