專利名稱：一種無性生殖雜交稻育種方法
技術領域：
本發明涉及雜交水稻育種技術，具體是一種將無性生殖融入雜交水稻育種中，能夠利用無性生殖遺傳基因可重復復制后代的這一生殖現象，將多重雜種優勢重疊為一體的無性生殖雜交稻育種方法。
背景技術：
雜交水稻是利用遺傳關系較遠的純合親本雜交得到的雜種一代種子的雜種優勢來獲得優質高產的水稻，我國的雜交水稻研究始于1964年，1973年利用三系法成功制得強 優高產雜交水稻組合，并于幾年后在生產上大面積應用。上世紀70年代，我國科學家又開始了具有更大優勢的兩系法研究，并在80年代得到關鍵點的成功突破，兩系法育種開始飛速發展，現在已經處于超級雜交水稻研究階段。但是現有的雜交水稻育種方法育成的雜交稻(包括超級雜交稻)，均是采用水稻有性生殖的常規雜交育種方法培育而成的常規不育系及常規恢復系，只能配組成僅只具有一重雜種優勢的雜交水稻品種。對不育系及恢復系存在缺點利用有性生殖雜交改良工作難度極大，有性生殖雜交的后世代因基因重組分離的世代長而基因純合穩定時間也長(一般需要6-8個世代)，且隨著雜交后代分離的世代延長，其雜種優勢遂代減弱，而選育出符合育種人期望值的株系不但工作量大、且機率非常小，導致新育成的雜交稻組合品種持續增產十分艱難，從而使我國水稻單位面積平均產量多年來徘徊不前。而在生命遺傳中除了有性生殖外還一種最常見的生殖方式無性生殖。無性生殖是指不涉及性細胞或配子(有減數分裂產生)的生殖方式，確切地說，是通過有絲分裂產生遺傳相同后代的生殖方式。無性生殖可以通過母體自體的遺傳基因復制而產生與母體完全一致的后代，并不能形成新的品種。由于有性生殖和無性生殖各有其優缺點，因此在很多物種的培育中，人們會將有性生殖和無性生殖相結合，先利用有性生殖雜交后因精卵結合產生基因重組變異的優良雜交種個體，再進行無性生殖重復復制繁殖雜交種后代，這在紅薯、馬鈴薯等作物上已得到很好應用，并證實是雜種優勢利用的有效途徑。但是，因水稻不同于馬鈴薯有肥大的根塊可供切塊、進行雜交種無性生殖復制繁殖，也不同于紅薯不但有肥大的根塊可切塊、還有長蔓可剪段供無性生殖雜交種復制繁殖。因此，要想將有性生殖和無性生殖結合為一體應用于水稻，完全照搬紅薯和馬鈴薯有性雜交改良后，再進行無性生殖復制利用雜種優勢的全套過程是難以成功的。
發明內容
本發明根據現有技術的不足提供一種先通過遠緣雜交后產生無性生殖芽，再通過無性生殖芽培育成無性生殖秧苗并由此獲得具有無性生殖的水稻種子。再與常規兩系不育系、恢復系雜交，即可育成具有純合了雜種優勢的遺傳基因、可重復復制的無性生殖兩系不育系、恢復系，再配組成多重雜種優勢重疊于一體的新型無性生殖雜交稻的育種方法，能夠很好的將有性生殖結合與無性生殖相結合，對不育系及恢復系存在的缺點雜交改良，可有效的提高水稻單位面積生產量。所述一種無性生殖雜交稻育種方法，其特征在于，包括以下操作步驟(I)選育無性生殖系選用水稻蜀恢527與狼尾草遠緣雜交，經多代育種后選育出的后代再與水稻品種中恢8006雜交，選出生長在雜種F2代稻穗上的無性生殖芽，培育成無性生殖秧苗，將培育好的無性生 殖秧苗移栽至大田，待成熟后將收獲的無性生殖稻種分別按株系圃播種，觀察整個生長過程，其中生長期至成熟期里完全整齊一致的株系，即為基因不再重組、雜種優勢純合后的無性生殖系；(2)選育具有純合雜種優勢的無性生殖兩系不育系選擇兩個具有優勢性狀可互補的優良兩系不育系，按照常規有性去雄雜交后的F1作母本，與步驟(I)中選育出的無性生殖系作父本按照常規有性生殖雜交，產生的F1代雜交種成熟后將其混收播種，在F2代中選擇出具有雜種F1代優勢的超親優良單株，分別再按株系圃種植，從中選擇在整個生長期致成熟期完全整齊一致未產生分離的株系，收獲的稻種基因是不會再重新組合，該稻種育出的植株系即是有雜種優勢純合后的無性生殖兩系不育系；(3)選育具有純合雜種優勢的無性生殖兩系恢復系選擇兩個優良性狀可互補的強優勢兩系恢復系按常規有性去雄雜交，取其F1作母本與步驟(I)中的無性生殖系作父本按照常規有性生殖去雄雜交方法操作，雜交種F1代種成熟后混收，將混收后的F1代雜交種種植后的F2代雜交種擴大種植，選育出具有顯著雜種F1代超親優勢的優良單株，分別再按株系圃種植，從中選擇在整個生長期致成熟期完全整齊一致未產生分離的株系，收獲的稻種基因是不會再重新組合，該稻種育出的植株系即是即是具有純合雜種優勢的無性生殖兩系恢復系；(4)品種配組培育出無性生殖雜交稻將步驟(2)中選育出的具有純合雜種優勢的無性生殖兩系不育系與步驟(3)中選育出的具有純合雜種優勢的無性生殖兩系恢復系直接配組雜交培育出無性生殖雜交稻種。步驟(I)中的水稻蜀恢527選擇已抽穗達三分之二，穗尖有少數已開花的單穗，然后在下午水稻開花已完全停止一個小時后，剪去已開花的穗粒，選擇第二天可能開花的穗粒并去掉其它穗粒，剪去穗粒中花藥約三分之一，并向已剪破的穗粒噴水后套袋備用；第二天采集的狼尾草花粉，需放置40至50分鐘，再與已經過剪雄后套袋的水稻蜀恢527雜交，后經10代選育出的后代再與水稻品種中恢8006雜交。步驟(I)中無性生殖秧苗是通過將生長有無性生殖芽的雜種F2代稻株連根系帶泥塊拔出后，平栽在水田中以無性生殖芽露出水面培育成的無性生殖的芽生小植株秧苗。步驟(2)中，F1代雜交種混收再種植的F2代不少于2000株，在F2代抽穗揚花期選育花粉不育、起育溫度點低于23°C、葉形態好、柱頭外露率高、具有雜種F1代優勢的超親優良單株。在步驟(3)中，F1代雜交種混收再種植的的F2代不少于2000株，在F2代抽穗揚花期選育花粉量大、花時長，株葉形態好、具有顯著雜種F1代超親優勢的優良單株。本發明利用無性生殖不涉及減數分裂，因而不會發生基因分離；更不需要受精作用而不涉及基因重組，即可重復復制后代的這一生殖現象。通過有性生殖與無性生殖相結合，育成雜種優勢能固定遺傳的無性生殖兩系不育系、恢復系，再配組成多重雜種優勢重疊于一體的無性生殖雜交稻。解決了現有雜交稻品種只能利用一重雜種優勢的局限，把雜交水稻組合由單一的品種與品種之間雜交配組，變成了雜種優勢純合后的雜交組合與雜交組合之間雜交配組，充分利用了雜種優勢及獲得多重雜種優勢重疊復合利用，而使所配組的新型無性生殖雜交稻能實現大幅度增產。本發明的有益效果(I)將傳統雜交水稻采用的是常規水稻不育系與常規水稻恢復系品種間配組，變成了雜種優勢純合后的雜交組合與雜交組合之間配組，充分利用了雜種優勢及獲得雜種優勢多重利用，解決了現有技術培育的雜交稻(包括超級雜交稻)只能利用一重雜種優勢的局限，把雜種優勢拓展到多重雜種優勢重疊復合利用。(2)育種世代縮短，可以由原6-8個世代縮短至2個世代，工作量大為減少，不但大幅度縮短了品種的育種年限也提高了育種工作效益。 (3)本發明中所述的無性生殖雜交稻比現有的雜交稻品種(包括超級雜交稻)大幅度增產，實現大幅度提高我國及世界水稻單位面積平均產量。其單位面積理論產量比現有雜交稻品種(包括超級雜交稻)增產50%以上。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步說明，一種無性生殖雜交稻育種方法，其特征在于，包括以下操作步驟(I)選育無性生殖系選用已抽穗達三分之二、穗尖有少數已開花的單穗的四川農業大學育成水稻恢復系蜀恢527，在下午水稻開花已完全停止一個小時后，剪去已開過花的穗粒，選擇第二天可能開花的穗粒，剪去約三分之一的花藥及穗粒，去掉其它穗粒后向已剪破的穗粒噴水后套袋備用；然后將第二天采集中華狼尾草的花粉，放置40至50分鐘，待花粉已不在新鮮，再與剪雄套袋的水稻蜀恢527雜交。因為申請人居住地為武穴，而武穴一年只能種一季水稻，為了加快育種進程，利用海南冬季也可種水稻，申請人選擇在其居住地武穴與海南穿梭育種。用5年10代選育出的后代再與中國水稻研究所育成水稻品種中恢8006雜交，在雜種F2代發現并選出多個稻穗上生長的無性生殖芽的“芽生小植株”，將具有“芽生小植株”的稻株連根系帶泥塊拔出后，平栽在水田中以芽生小植株露出水面，即可分別培育成無性生殖的芽生小植株秧苗，將無性生殖秧苗當年送海南冬繁，收獲的無性生殖稻種分別播種，發現其中一個株系整個生長期至成熟時是完全整齊一致，該株系即為基因不再重組、雜種優勢純合后的無性生殖系的無性稻種。(2)選育具有純合雜種優勢的無性生殖兩系不育系選擇兩個具有優勢性狀可互補的優良兩系不育系，例甲不育系高產又優質，但它不抗病；那么選不育系乙就要求選擇高抗病害的，只有優勢性狀互補才有可能育成不但高產，優質而又抗病的新型不育系，為了能保證培育出的后代優良性比較顯著，一般應該選用強優勢的兩系不育系；如果兩個不育系的的優良性狀都比較強，且穩定性較好，也可以；將選擇好的兩系不育系按照常規有性去雄雜交后的F1作母本，與步驟(I)中選育出的無性生殖系作父本按照常規有性生殖雜交，產生的F1代雜交種成熟后將其混收播種，F1代雜交種混收再種植的的F2代不少于2000株，一般在2000-3000株，在F2代抽穗揚花期選擇花粉不育、株葉形態好、柱頭外露率高、起育溫度點低于攝氏23°C，具有雜種Fl代優勢的超親優良單株，分別再按株系圃種植，從中選擇在整個生長期致成熟期完全整齊一致的株系，該株系收獲的稻種基因不再重組，然后用此稻種種植后的植株系即是有雜種優勢純合后的無性生殖兩系不育系；(3)選育具有純合雜種優勢的無性生殖兩系恢復系選擇兩個優良性狀可互補的強優勢兩系恢復系按常規有性去雄雜交，優良性狀互補是雜交選擇至關重要的條件，例甲恢復系高產又優質，但它不抗病；那么選恢復系乙就要求選擇高抗病害的，只有優勢性狀互補才有可能育成不但高產，優質而又抗病的新型恢復系，為了能保證培育出的后代優良性比較顯著，一般選用強優勢的兩系恢復系。取兩系恢復系的優良性狀完整的F1作母本與步驟(I)中的無性生殖系作父本按照常規有性生殖去雄雜交方法操作，雜交種F1代種成熟后混收,將混收后的F1代種雜交種，再種植后的F2代擴大育種，F1代雜交種混收再種植的的F2代不少于2000株，一般在2000-3000株，在F2代抽穗揚花期選育花粉量大、花時長，株葉形態好、具有顯著雜種F1代超親優勢的優良單株。再分別按株系圃種植，從中選擇在整個生長期致成熟期完全整齊一致的株系，收獲的稻種基因不再重組，然后用此稻種種植后的植 株系即是基因不再重組并具有純合雜種優勢的無性生殖兩系恢復系；(4)品種配組培育出無性生殖雜交稻將步驟(2)中選育出的具有純合雜種優勢的無性生殖兩系不育系與步驟(3)中選育出的具有純合雜種優勢的無性生殖兩系恢復系直接配組雜交，培育出無性生殖雜交稻種。申請人:按照以上方法于2006年3月在海南保亭縣利用廣占63S (北方雜交粳稻研究中心與合肥豐樂種業水稻所合作選育的中秈光溫敏不育系)與培矮64S(湖南省雜交水稻研究中心育成)雜交后，其雜種F1于2006年5月中旬播種于武穴市，抽穗后用其作母本與事先培育好的無性生殖系雜交。2006年11月送海南保亭冬繁加代，2007年4月中旬混收雜種約3000粒，2007年5月9日播種于湖北武穴，2007年7月中旬在抽穗揚花期選出擇花粉不育、株葉形態好、分蘗力強，柱頭外露率高、具有雜種Fl代優勢的超親優良單株共12株。2007年冬送海南保亭加代，2008年4月中旬，出現已完全穩定不分離8個單株系圃，各收種約3000粒，2008年5月15日在湖北武穴播種，2008年7月中旬至8月初，通過在抽穗楊花期套袋自交測得花粉完全不育，從8個株系中選出其綜合性狀特別優良的株系，即為無性生殖兩系不育系，定名為A53S。申請人:于2007年3月在海南保亭縣利用蜀恢527 (四川農業大學水稻研究所)優質多抗高產中秈揚稻6號(江蘇里下河地區農業科學研究所的9311)雜交后，其雜種匕2007年5月中旬播種于武穴市，抽穗后用其作母本與無性生殖系雜交，2007年11月送海南保亭冬繁加代，2008年4月中旬混收雜種約3000粒，2008年5月15日播種于湖北武穴。2008年8月中旬在抽穗揚花期選出抽穗揚花期選育花粉量大、花時長，株葉形態好、具有顯著雜種F1代超親優勢的優良單株共16株。2008年冬送海南保亭加代，2009年4月中旬，出現已完全穩定不分離11個單株系圃，各收種約3000粒，2009年5月15日在湖北武穴播種，2009年10月中旬從11個株系中選出其綜合性狀特別優良的株系，即為無性生殖兩系恢復系，定名為AR86。2010申請人在武穴市按照以上實施例于9月份培育出的無性生殖雜交稻種，2010冬季送海南保亭縣大田株行圃試種，在2011年4月田間表現出強大的雜種優勢，其分蘗力較強、生長勢較旺盛，株型緊湊、葉片上舉，葉色濃緣、劍葉半凹卷受光照姿態好。葉寬適中與主莖夾角度小，穗大粒多、結實率高。室內考種結果如下品種名稱或組莧株高穗長穗總粒穗實粒結實千合代號平 (cm) (cm) 數數 率粒
有重
效
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A53S / AR86 9.1 109.6 31.2 268.3 206.5 76.9 30.6 A53S/R5359 8.6 106.8 28.6 232.7 176.3 75.7 29.5 贛香A/R5359 8.4 102.5 27.3 193.9 137.5 70.9 29.9 兩優培九 8.2 120.4 27.8 208.4 144.2 69.19 28.1上述表格中(1)A53S是本發明于2009年育成的具有純合雜種優勢的無性生殖兩系不育系；(2)AR86是本發明于2010年春在海南育成的具有純合雜種優勢的無性生殖兩系恢復系；(3)R5359是本所育成的常規恢復系；現已轉讓給湖南金鍵種業；(4)贛香A是江西省水稻所育成的三系不育系；(5)兩優培九是江蘇省農科院育成的超級雜交稻品種。
權利要求
1.一種無性生殖雜交稻育種方法，其特征在于，包括以下操作步驟 (1)選育無性生殖系選用水稻蜀恢527與狼尾草遠緣雜交，經多代育種后選育出的后代再與水稻品種中恢8006雜交，選出生長在雜種F2代稻穗上的無性生殖芽，培育成無性生殖秧苗，將培育好的無性生殖秧苗移栽至大田，待成熟后將收獲的無性生殖稻種分別按株系圃播種，觀察整個生長過程，其中生長期至成熟期里完全整齊一致的株系，即為基因不再重組、雜種優勢純合后的無性生殖系； (2)選育具有純合雜種優勢的無性生殖兩系不育系選擇兩個具有優勢性狀可互補的優良兩系不育系，按照常規有性去雄雜交后的F1作母本，與步驟(I)中選育出的無性生殖系作父本按照常規有性生殖雜交，產生的F1代雜交種成熟后將其混收播種，在F2代中選擇 出具有雜種F1代優勢的超親優良單株，分別再按株系圃種植，從中選擇在整個生長期致成熟期完全整齊一致未產生分離的株系，收獲的稻種基因不再重新組合，即是有雜種優勢純合后的無性生殖兩系不育系； (3)選育具有純合雜種優勢的無性生殖兩系恢復系選擇兩個優良性狀可互補的強優勢兩系恢復系按常規有性去雄雜交，取其F1作母本與步驟(I)中的無性生殖系作父本按照常規有性生殖去雄雜交方法操作,雜交種F1代種成熟后混收，將混收后的F1代雜交種種植后的F2代雜交種擴大種植，選育出具有顯著雜種F1代超親優勢的優良單株，分別再按株系圃種植，從中選擇在整個生長期致成熟期完全整齊一致未產生分離的株系，收獲的稻種基因不再重新組合，即是具有純合雜種優勢的無性生殖兩系恢復系； (4)品種配組培育出無性生殖雜交稻將步驟(2)中選育出的具有純合雜種優勢的無性生殖兩系不育系與步驟(3)中選育出的具有純合雜種優勢的無性生殖兩系恢復系直接配組雜交培育出無性生殖雜交稻種。
2.根據權利要求I所述的一種無性生殖雜交稻育種方法，其特征是步驟(I)中的水稻蜀恢527選擇已抽穗達三分之二，穗尖有少數已開花的單穗，然后在下午水稻開花已完全停止一個小時后，剪去已開花的穗粒，選擇第二天可能開花的穗粒并去掉其它穗粒，剪去穗粒中花藥約三分之一，并向已剪破的穗粒噴水后套袋備用；第二天采集的狼尾草花粉，需放置40至50分鐘，再與已經過剪雄后套袋的水稻蜀恢527雜交，后經10代選育出的后代再與水稻品種中恢8006雜交。
3.根據權利要求I所述的一種無性生殖雜交稻育種方法，其特征是步驟(I)中無性生殖秧苗是通過將生長有無性生殖芽的雜種F2代稻株連根系帶泥塊拔出后，平栽在水田中以無性生殖芽露出水面培育成的無性生殖的芽生小植株秧苗。
4.根據權利要求I所述的一種無性生殖雜交稻育種方法，其特征是步驟(2)中，匕代雜交種混收再種植的F2代不少于2000株，在F2代抽穗揚花期選育花粉不育、起育溫度點低于23°C、葉形態好、柱頭外露率高、具有雜種F1代優勢的超親優良單株。
5.根據權利要求I所述的一種無性生殖雜交稻育種方法，其特征是在步驟(3)中，F1代雜交種混收再種植的的F2代不少于2000株，在F2代抽穗揚花期選育花粉量大、花時長，株葉形態好、具有顯著雜種F1代超親優勢的優良單株。
全文摘要
本發明是提供一種無性生殖雜交稻育種方法。所述無性生殖雜交稻育種是由水稻蜀恢527/狼尾草//水稻中恢8006，挑選出生長在雜種F2代的稻穗上的無性生殖芽，培育成無性生殖秧苗，挑選出基因不再重組純合無性生殖系，分別與常規不育系和常規恢復系雜交培育出無性生殖不育系和無性生殖恢復系，通過無性生殖不育系和無性生殖恢復系兩者雜交配組而成。本發明利用無性生殖不涉及減數分裂，可重復復制后代的這一生殖現象，把雜交水稻組合由單一的品種與品種之間雜交配組，變成了雜種優勢純合后的雜交組合與雜交組合之間雜交配組，充分利用了雜種優勢及獲得多重雜種優勢重疊復合利用，使所配組的新型無性生殖雜交稻能實現大幅度增產。
文檔編號A01H1/02GK102630555SQ20121013019
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月28日 優先權日2012年4月28日
發明者饒華鋒, 饒水佳 申請人:饒水佳