一種三系復粒稻恢復系選育及其復粒雜交稻的創制方法
【專利摘要】本發明公開了三系復粒雜交稻的創制方法，利用復粒稻變異單株培育成為復粒稻新品系，再用三系野敗不育系和矮敗不育系與復粒稻新品系測交得到三系復粒稻雜種，經自選測交培育成三系復粒稻恢復系親本；用現有水稻三系恢復系與自育三系復粒稻恢復系親本進行雜交并選擇復粒性的單株，再用三系復粒稻恢復系親本與中選的復粒性單株回交并選擇復粒度高的單株，經培育測交鑒定其恢復力，培育成三系復粒稻恢復系；再用三系復粒稻恢復系與水稻三系不育系雜交成三系復粒雜交稻。本發明與現有三系單粒雜交稻相比較，在每穗相同總粒數情況下，可縮短穗長，提高抗倒伏性，同時也有利于改善植株授光姿態和通風透氣條件，減少病蟲害發生，提高稻谷產量和米質品質。
【專利說明】一種三系復粒稻恢復系選育及其復粒雜交稻的創制方法
[0001]
【技術領域】
本發明涉及種子培育方法，尤其是涉及三系復粒稻恢復系選育及其復粒雜交稻的培育方法。
【背景技術】
[0002]水稻是一年生禾本科植物，是人類乃至我國最主要的糧食作物，水稻產量直接影響到糧食安全和社會穩定。水稻除食用外，還可作制酒、制糖等工業原料，其稻殼和秸桿也是重要的工業和農業物原料。水稻從常規品種種植到現在普通種植的雜交水稻，其產量大大提高，米質也得到不斷改善。但無論是常規品種水稻、還是現在的雜交水稻，水稻都是單子葉自花授粉作物，其谷粒在穗上的著生都是單粒著生方式(即每個稻穗的穗軸和一次枝梗、二次枝梗頂端只著生一粒稻谷)的單粒稻。根據雜種優勢利用原理，1973年實現了雜交水稻三系配套，使水稻的單產顯著地提高。而雜交水稻三系配套并在生產上大面積推廣應用的主要突破是野敗的發現及其不育系的育成，以及國際稻種資源中恢復基因的發現與利用。目前兩系雜交水稻的發展也是由于兩用核不育基因的發現與利用，使兩系雜交稻得以培育成功并在生產上應用。雜交水稻是用水稻三系或兩系測配而成，用來測配的三系或兩系均稱為雜交水稻親本。雜交水稻三系是指水稻不育系、保持系和恢復系，不育系與保持系雜交獲得不育系，可為下一步利用提供不育系種源，而不育系與恢復系雜交就獲得了雜交稻，可在生產上推廣應用；雜交水稻兩系是指兩用核不育系及其恢復系(品種)，由于其不育系靠自身繁殖，因而它沒有保持系，現有雜交水稻均為單粒稻。
[0003]雜交水稻產量的提高，是基于雜交水稻的穗部增長、穗粒數增多。但穗部大長又會影響水稻的通風透光性和抗倒性，尤其是如果水稻抗倒性不好，刮風下雨就會容易使水稻發生傾倒，造成水稻豐產而不豐收。因此現有雜交水稻受其株型性狀、單粒著生方式及抗倒性等因素的影響，其產量提高受到了限制。
[0004]現有雜交水稻都是單粒稻，沒有復粒稻品種。其主要原因是復粒稻雜交稻親本即復粒稻不育系、保持系和復粒稻恢復系難以培育成功，因此不能創制三系復粒雜交稻。近年來，農業技術人員不斷在研究和培育新的水稻雜交品種。復粒稻(又叫麥穎稻、多小穗水稻)是一種穗軸及一次枝梗、二次枝梗的頂部著生2-3粒谷的水稻品種。復粒稻增加了水稻著粒密度，因而在保持穗部不增長下提高每穗總粒數。復粒稻與單粒稻相比較，在每穗相同總粒數情況下，可縮短穗長，因而可提高抗倒伏性，同時也有利于改善植株授光姿態和通風透氣條件，減少病蟲害發生，提高稻谷產量和品質。而復粒雜交稻是用一個或兩個復粒稻親本測配而成的雜交稻，其后代也表現為復粒稻。目前，復粒稻作為一種特異的水稻種質資源，現有技術中主要還是停留在其資源類型、來源途徑、遺傳分析、基因定位及其育種利用價值等方面的基礎理論研究，在育種實踐中成功的實例較少。其原因主要是資源類型少，有利用價值的更少，且育種周期長，現有復粒稻資源或品系基本上是普通的常規品種，它們不含或缺少恢復基因、保持基因或核不育基因，幾乎沒有發現復粒不育系、保持系和復粒恢復系資源，不能作為復粒雜交稻親本，因此不能用來測配復粒雜交稻。當前利用這些普通的復粒稻品種資源或突變體，育成了一些常規復粒稻品種如《云南農業科技》2009年第01期報道的:多小穗和雙層殼新品系“雙多I號、雙多2號”等，而這些品種或資源也不含有對三系不育系的恢復基因，不能利用它們來創制三系復粒雜交稻。
現有技術中，根據復粒稻復粒性的遺傳原理，有人提出過創制復粒雜交稻的理論方法，但不全面。而本發明系統地提出以下途徑:其一，先創制復粒稻三系不育系，再用它與現有三系恢復系雜交，測配出復粒雜交稻；其二，創制三系復粒稻恢復系，然后利用它與現有三系不育系雜交測配出復粒雜交稻；其三，先創制出復粒稻兩用核不育系，再與現有穩定品種雜交測配成兩系復粒雜交稻，或用常規復粒稻品種與現有兩系不育系雜交測配成兩系復粒雜交稻；其四，用三系復粒不育系與三系復粒恢復系雜交，測配出三系復粒雜交稻或用兩系復稻不育系與復粒稻父本雜交測配出兩系復粒雜交稻。上述這些方法，人們在不斷的進行探索和試驗，但由于技術比較復雜，周期也長，工作量大，到目前，還沒有發現能真正較好地培育出三系復粒稻恢復系技術的文獻和相關報道。
【發明內容】
[0005]本發明發現并鑒定出復粒稻三系恢復系種質，同時利用這一資源進行了復粒恢復系的創制，育成了三系復粒稻恢復系；利用培育的三系復粒稻恢復系與現有兩系、三系不育系測交配組，創制出了復粒雜交稻，提出了一種三系復粒稻恢復系選育及其復粒雜交稻的創制方法。
[0006]本發明所述三系復粒稻恢復系選育及其復粒雜交稻的創制是根據復粒稻屬部分顯性遺傳或隱性基因遺傳控制的簡單遺傳原理，用新發現的復粒稻種質經培育創制成復粒恢復系種質資源后再與水稻三系恢復系雜交與回交，選育三系復粒恢復系，再用新育成的復粒恢復系與現有單粒稻三系不育系進行測配，創制復粒雜交稻。
[0007]本發明所述三系復粒稻恢復系選育及其復粒雜交稻的創制方法是:
a、利用在制種田中發現的復粒稻變異株，經當季收種、系統選擇和穩定后成為復粒稻新品系，再用三系野敗不育系和矮敗不育系與復粒稻新品系測交得到三系復粒稻雜種，經測試三系復粒稻雜種表現結實率在80%以上，表明該新品系具有恢復能力，經自選測交培育成三系復粒稻恢復系親本；
b、用現有水稻三系恢復系與自育三系復粒稻恢復系親本進行雜交，在雜交后代中選擇具有復粒性的單株，再用三系復粒稻恢復系親本與中選的復粒性單株回交一次，再在回交后代中選擇復粒度高的單株，將中選的復粒度高的單株經多代定向選擇和培育并反復測交鑒定其恢復力，培育成三系復粒稻恢復系；
C、再用培育成的三系復粒稻恢復系與現有水稻三系不育系雜交測配和優勢鑒定，創制成三系復粒雜交稻。
[0008]本發明所述的三系復粒雜交稻與現有三系單粒雜交稻相比較，在每穗相同總粒數情況下，可縮短穗長，提高抗倒伏性，同時也有利于改善植株授光姿態和通風透氣條件，減少病蟲害發生，提高稻谷產量和米質品質。
【具體實施方式】
[0009]本發明所述三系復粒稻恢復系選育及其復粒雜交稻的創制方法步驟是:1)、本發明先在萍恢9901(品種權號CNA20030521.2)的制種田中發現I個復粒稻變異單株，其株型及生育期等方面與萍恢9901特征基本一致，但其谷粒著生形式為復粒。經當季收種并通過系統選擇，經4代自選自育穩定后成為復粒稻新品系，用三系野敗不育系金23A及矮敗不育系中九A與復粒稻新品系測交，其雜交種表現結實率高達80%以上，且雜交后代表現出復粒性，即其雜交稻為復粒稻，該測交的復粒稻新品系即為三系復粒稻恢復系親本，并命名為D07。所述三系野敗不育系也可采用五豐A或天豐A ;所述矮敗不育系也可采用協青早A或I1-32A ;野敗是來源于野生不育株，矮敗是來源于普通品種，同一種不育基因來源的不育系具有相同的恢保關系；
2)、根據復粒稻屬部分顯性遺傳或隱性基因遺傳控制并簡單遺傳的原理，用現有水稻三系恢復系與三系復粒稻恢復系親本雜交，選擇后代具有復粒性的單株。同時為了增加后代的復粒性，再用復粒稻恢復系親本D07與上述中選的復粒性單株回交I次，然后在其回交后代中選擇復粒度高的單株，應用系譜育種方法，在回交后代中將復粒度高的單株經多代定向選擇和培育并反復測交鑒定其恢復力，培育出三系復粒恢復系D2030 ；
3)、用D2030與三系野敗不育系五豐A(或天豐A、或金福A等)雜交測配三系雜交稻組合，其雜交后代表現出復粒性，即可育成三系復粒雜交稻五豐優2030、或金福優2030等；
所述新育成的三系復粒雜交稻通過品種比較試驗，推薦參加相關省區試或國家區試及生產試驗，直至審定推廣。
[0010]所述選育和創制方法的具體實施過程是:2001年春季在海南省三亞市，在IR58025A/萍恢9901(品種權號CNA20030521.2)的制種田的父本中發現I個變異單株，其株型及生育期等方面與萍恢9901基本一致，但其谷粒著生形式為復粒。經當季收種帶回江西萍鄉種植，后代表現全部可育，但單株間性狀表現不是很一致。選取具有復粒表現的單株11個收種，第二年(2002年)在海南種植成株系，抽穗后株系間表現各不相同，但大部分株系都分尚出不育株與可育株，且復粒程度也各不相同，其中不育株與可育株的比例在1:5-1:6之間。選擇其中的3個株系，分別選取復粒可育株上的種子收種15份，帶回江西省萍鄉市，當年種植觀察，各株系(40株左右的群體)表現基本一致且沒有出現不育株。綜合株型、復粒度等性狀，從這些株系中又選擇9個單株帶海南加代穩定，2003年春在海南觀察，株系編號為07的株系基本穩定一致且具有復粒性，收取該株系中3個單株的種子新品系帶回萍鄉種植，抽穗時株系間和單株間性狀均表現整齊一致，于是用三系野敗不育系金23A及矮敗不育系中九A等與單株的種子測交，三系野敗不育系金23A具有穗大粒多，抗倒性好，配合力強的特點，2004年在海南種植測交雜種，均表現結實率都在80%以上，且后代表現出具有復粒性，說明用來測交的父本對三系不育系具有較強的恢復力，該測交恢復系即為三系復粒稻恢復系親本，并命名為D07。該品種系(D07)全生育期128天，表現莖桿較粗、葉片厚且長，略有點披，葉色深綠。分蘗力中等，穗大粒多，穗長24cm，平均每穗183粒，一次枝梗頂部基本上都為復粒,二次枝梗也有少量復粒,籽粒飽滿金黃,千粒重24.5克，外觀品質中上。
[0011] 根據復粒稻屬部分顯性遺傳或隱性基因遺傳控制并簡單遺傳的原理，2008年春在海南三亞用自育穩定的三系恢復系后代材料[R141/R838]F7與D07雜交，2009年在海南的F2代中選擇具有復粒性的單株。為了增加后代的復粒性，將選取的復粒單株再用三系復粒恢復系親本D07與其回交I次，然后在其回交后代中選擇復粒度高的單株，應用系譜育種方法，將復粒度高的單株在江西萍鄉和海南三亞兩地經多代定向選擇和培育并分別在低世代和高世代反復測交鑒定其恢復力，至2012年反復雜交第7代時，所選株系間性狀表現整齊一致并穩定，其中編號為12MF9304的株系經測交配組，雜種有較大優勢且表現為復粒稻，將該三系復粒恢復系命名為D2030 ;D2030全生育期133天，株型緊湊，分蘗中等，株高118cm左右，穗型中等，穗長較短，平均為20.2cm，平均每穗143粒，一次枝梗、二次枝梗頂端均為復粒，復粒度明顯高于D07，且大部分為3粒復粒，千粒重26克，外觀米質較好，田間抗倒伏性好。
[0012] 用D2030與三系不育系五豐A (或天豐A、金福A等)雜交測配三系雜交稻組合，其后代表現出復粒性，即育成三系復粒雜交稻五豐優2030、金福優2030等；其中五豐優2030在萍鄉作二晚全生育期122天，比天優華占長2天，試驗小區測產566公斤/畝。五豐優2030株型緊湊，分蘗力較好，生長旺盛，抽穗整齊，穗長22 cm,雜種一次枝梗均表現為復粒。平均每穗166粒，后期落色好，外觀米質中上。
【權利要求】
1.三系復粒稻恢復系選育及其復粒雜交稻的創制方法，其特征在于:所述方法步驟是: a、利用在制種田中發現的復粒稻變異單株，經當季收種、系統選擇和穩定后成為復粒稻新品系，再用三系野敗不育系和矮敗不育系與復粒稻新品系測交得到三系復粒稻雜種，經測試三系復粒稻雜種表現結實率在80%以上，表明該新品系具有恢復能力，經自選測交培育成三系復粒稻恢復系親本； b、用現有水稻三系恢復系與自育三系復粒稻恢復系親本進行雜交，在雜交后代中選擇具有復粒性的單株，再用三系復粒稻恢復系親本與中選的復粒性單株回交一次，再在回交后代中選擇復粒度高的單株，將中選的復粒度高的單株經多代定向選擇和培育并反復測交鑒定其恢復力，培育成三系復粒稻恢復系； C、再用培育成的三系復粒稻恢復系與現有水稻三系不育系雜交測配和優勢鑒定，創制成三系復粒雜交稻。
2.根據權利要求 1所述的三系復粒稻恢復系選育及其復粒雜交稻的創制方法，其特征在于:所述三系野敗不育系為金23A、五豐A或天豐A ;所述矮敗不育系為中九A、協青早A或 I1-32A。
【文檔編號】A01H1/02GK104067929SQ201410267631
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月17日 優先權日:2014年6月17日
【發明者】劉建萍, 邱箭, 李國林 申請人:萍鄉市農業科學研究所