专利名称：水稻广谱型广亲和恢复系选育技术的制作方法
技术领域：
本发明适用于水稻三系法亚种间杂种优势利用的亲本选育，属于生物和现代农业技术领域的应用技术。
背景技术：
目前，杂交稻在我国的年推广面积在一千三百万公顷以上，但无论是杂交籼稻还是杂交粳稻均属品种间杂交稻，要使产量进一步提高，必需利用亚种间杂种优势，这已成为水稻育种家的共识。由于籼、粳亚种间的杂种不亲和性，水稻亚种间杂种优势利用长期以来未获得突破性进展。
水稻广亲和资源和光(温)敏核不育资源的发现和利用，使通过两系法实现籼粳亚种间杂种优势利用成为可能。两系法有配组自由、种子生产程序简单、可避免不育细胞质负效应和细胞质单一化的三大优点，但由于光(温)敏核不育系的繁殖及其制种受光照、湿度等时空条件制约，因此推广面积受到一定程度限制。到目前为止，在生产上三系杂交稻仍是水稻杂种优势利用的主要类型。
从理论上讲，广亲和基因能够克服籼、粳亚种间不亲和引起的杂种不育，恢复基因能够恢复不育胞质引起的雄性不育，因此两类基因的聚合体能够同时克服两类不育性，实现三系法籼粳亚种间杂种优势利用。但在育种操作过程中，尚有许多技术问题需要解决。目前已研究发现的不育细胞质源有百种以上，野败型(海南野生稻天然败育株细胞质，以下简称WA型)、红莲型(海南红芒野生稻细胞质，以下简称HL型)和BT型(印度春籼Chinsurah Boro II细胞质)通常被认为是三种代表类型。这三类胞质不育系的恢保关系不同，不育系的育性恢复受控于不同的恢复基因，即不育性的恢复具有特异性。在生产上籼稻不育系以利用WA型胞质为主，与此相应选育的是WA型恢复系，粳稻不育系以利用BT型胞质为主，与此相应选育的是BT型恢复系。正是由于籼、粳不育系利用不同的不育细胞质，籼、粳恢复系所带有的恢复基因不同，因此，即使三系亲本带有广亲和基因，在配制亚种间组合时仍会遇到育性障碍。
技术方案本发明的目的是提供一种克服籼、粳杂交不亲和及单一胞质不育系筛选的恢复系受恢保关系制约、应用面窄的缺陷，使三系亚种间配组更加自由的选育广谱型广亲和恢复系的技术。
水稻广谱型广亲和恢复系选育技术的特征是聚合广亲和基因及WA型、HL型和BT型不育细胞质的恢复基因，育种程序如下(1)亲本选择。利用同核异质粳稻广亲和不育系筛选广谱型恢复系作为恢复基因的供体，或直接利用WA型籼稻恢复系作为恢复基因的供体；选择农艺性状较好的广亲和品种作为广亲和基因的供体，如能选择具有较好恢复力的广亲和品种作亲本则更好，这样可减少杂交后代杂合恢复基因的对数，提高选择效率。
(2)杂交配组。将选定的恢复系与广亲和品种进行单交、复交或回交。其要点是①在杂交配组时导入孢子体不育遗传类型的WA型不育细胞质，根据后代的育性情况淘汰无WA型恢复基因的单株。
②回交时，以恢复系为轮回亲本，利用广亲和基因S5n与色素原基因C连锁的性状标记，在回交分离群体中选择紫色稃尖株进行回交，测交可与回交同步进行。
(3)测交筛选。采用移母靠父成对测交法。选用WA型中籼不育系和BT型早熟中粳不育系，同时对同一中选父本单株进行初测；在初测基础上用多个籼、粳不同胞质不育系(包括HL型不育系)进行复测。凡经两年测交筛选，对WA型、HL型籼稻不育系和BT型粳稻不育系均能正常恢复的稳定株系被认定为广谱型广亲和恢复系。
本发明由于采用了新的选育技术，选育的广谱型广亲和恢复系可同时恢复目前生产上广泛应用的WA型、HL型和BT型细胞质的籼稻或粳稻不育系，从而克服了籼、粳杂交不亲和及单一胞质不育系筛选的恢复系受恢保关系制约、应用面窄的缺陷、使三系亚种间配组更加自由。本发明科学合理，实用性能好。
附图是本发明的技术流程图。
具体实施方案结合附图介绍实施例实施例1以WA型籼稻恢复系作为恢复基因供体，通过单交，选育广亲和恢复系。
首先选择亲本。生产上杂交籼稻以利用WA型胞质为主，杂交粳稻以利用BT型胞质为主，从选择恢复力强、恢复谱广的恢复系作为恢复基因供体考虑，弄清现有WA型籼稻恢复系与BT型不育系的关系及BT型粳稻恢复系与WA型不育系的关系至关重要。选用明恢63等10个籼稻恢复系、C堡等10个粳稻恢复系分别与WA型籼稻不育系和WA型、BT型粳稻不育系杂交，根据F1小穗育性，鉴定不同籼、粳恢复系对两类不育细胞质的恢复力。由于籼、粳杂交存在不亲和性的影响，试验以相应保持系所配杂种的小穗育性作为参照标准。结果表明BT型粳稻恢复系一般不能正常恢复WA型不育系；WA型籼稻恢复系一般能正常恢复BT型不育系(见表1)。因此确定以WA型籼稻恢复系明恢63、IR60作为恢复基因的供体。02428农艺性状较好，作为广亲和基因的供体。
表1 籼、粳稻恢复系与不同籼，粳不育系及保持系测交F1的平均小穗育性(％)10个粳稻恢复系 10个籼稻恢复系不育系与保持系不育系与保持系测交F1平均小穗育性 测交F1平均小穗育性六千辛B90.3 南粳11B 49.1BT六千辛A 87.1 BT南粳11A46.7WA六千辛A 12.6 WA南粳11A36.0龙特甫B56.4 珍汕97B 88.0WA龙特甫A 35.1 WA珍汕97A87.0第二步杂交配组。配制单交组合明恢63/02428、IR60/02428，种植F1、F2。自F2开始，选择单株建立株系圃。
第三步测交筛选。自F2起在性状稳定的中选株系中选株测交，筛选广亲和恢复系。测交采用移母靠父成对测交法。先用1籼(WA型不育系)1粳(BT型不育系)两个不育系同时对同一中选父本单株进行初测、不育系选用WA型中籼龙特甫A和BT型早熟中粳9201A，以避免测交F1生育期超亲，影响鉴定结果。在初测基础上再扩大与多个籼、粳不育系进行复测，如WA型珍汕97A，DA型协青早A(矮败野生稻细胞质)、II-32A(印尼水田谷细胞质)、HL型粤泰A、BT型六千辛A，BT型泗稻8号A等。至F10～F11育成了SWR3、SWR6、SWR5、SWR19等广亲和恢复系，这些广亲和恢复系能同时恢复WA型、HL型籼稻不育系和BT型粳稻不育系(测交结果见表3)。
实施例2以WA型籼稻恢复系作为恢复基因供体，通过复交导入不育细胞质，选育广亲和恢复系。
首先选择亲本。以WA型籼稻恢复系明恢63为恢复基因供体，广亲和品种02428或真系秋光为广亲和基因供体，利用DA型协青早A或WA型珍汕97A的不育细胞质。
第二步杂交配组。运用以上亲本计配制了2个复交组合。先配制单交组合明恢63/02428，种植F1、F2，在F1分离群体中选性状优良的若干单株，收集花粉混合授与不育系协青早A，配制复交组合协青早A//(明恢63/02428)F2。另一个复交组合是以杂交稻汕优63(即单交组合珍汕97A/明恢63)为母本与广亲和品种真系秋光杂交、配制复交组合珍汕97A/明恢63//真系秋光。种植复交F1。自复交F1开始，逐代选择正常结实，性状优良的单株，建立株系圃。
第三步测交筛选。由于在杂交配组时导入了孢子体不育遗传类型的WA型(或DA型)不育细胞质、因此可根据后代的育性情况淘汰无WA型恢复基因的单株，缩小了测交群体，把主要精力放在广亲和基因和BT型恢复基因的鉴定上，节省了测交工作量。测交的具体方法同实施例1。采用此法仅至F3～F10就育成了SWR10、SWR20、SWR21等广亲和恢复系(测交结果见表3)。
实施例3利用同核异质粳稻广亲和不育系筛选广谱型恢复系作为恢复基因供体、再通过回交导入广亲和基因、选育广谱型广亲和恢复系。
首先选择亲本。由于广亲和不育系具有广亲和基因、既可用于筛选籼稻恢复系，又可用于筛选粳稻恢复系；同核异质不育系由不同细胞质不育系组成、共同对同一恢复系测交、可根据各F1的结实情况，筛选对不同细胞质不育系均具恢复力的广谱型恢复系，因此确定以同核异质广亲和不育系作为筛选广谱型恢复系的测验种。先选用WA型籼稻不育系龙特甫A、HL型籼稻不育系丛广41A及WA型、HL型，BT型3种胞质的同核异质粳稻不育系南粳11A分别与培矮64、培C311、轮回422、CPSL0-17、Paddy、E164、Aus373、鉴12，Pecos、Pelde、Calotoc、02428，Lemont、Dular、真系秋光；Ketan Nangka等16个广亲和品种杂交，调查杂种F1的小穗育性与花粉育性，筛选广亲和保持系。测交结果表明、不同不育细胞质间以WA型不育系最难恢复，籼、粳间粳稻不育系较籼稻不育系难以恢复。因此转育WA型粳稻广亲和不育系尤为重要，因为逾难恢复的不育系，往往更能筛选出恢复谱广、恢复力强的恢复系。经鉴定Ketan Nangka、真系秋光对WA型、HL型、BT型3种胞质不育系具有较好的保持性能。其中Ketan Nangka植株太高，且配组F1的生育期明显超亲；真系秋光株型相对较好，配组F1生育期早，故确定粳稻广亲和品种真系秋光作为转育广亲和不育系的首选亲本。然后用真系秋光分别与BT型粳稻不育系泗稻8号A、HL型籼稻不育系丛广41A和WA型籼稻不育系龙特甫A杂交，并连续回交，育成一套以上3种细胞质的粳稻同核异质广亲和不育系真系秋光A。
利用同核异质粳稻广亲和不育系真系秋光A为测验种，分别与8个籼稻恢复系和8个粳稻恢复系杂交，根据各F1的小穗育性表现，筛选广谱型恢复系。结果表明(见表2)籼稻恢复系6078与WA型、BT型细胞质真系秋光A配组F1的结实率与真系秋光B所配F1无显著差异，与HL型真系秋光A配组F1的结实率也达79.4％，基本可同时恢复这3种细胞质的粳稻不育系，这在籼稻恢复系中是不多见的。因此确定以6078系作为轮回亲本，广亲和品种Lemont作为广亲和基因的供体。
表2 同核异质广亲和不育系真系秋光A与籼、粳恢复系杂交F1的结实率(％)*真系秋光 真系秋光籼恢复系 粳恢复系B BTA HLA WAAB BTA HLAWAA明恢6389.1a80.1b74.4b78.1b宁恢3-2 78.3a77.3a44.2b0.1c413 75.1a65.3b67.3b3.2cC堡 73.3a64.9b23.6c0.1d6078 85.9a80.9ab79.4b83.8ab皖恢9号 82.5a75.3a64.7b1.5c559 80.3a46.4c61.3b24.9d湘虎115 71.2a66.5a63.1a11.7b136 89.3a76.4b62.7b55.4aC908367.2a64.3a44.6b0.4c扬稻6号 65.0a65.3a57.9a0.3bC902282.2a77.5ab75.0b30.7c特青 81.2a76.6a68.2b10c培C311 82.4a81.9a80.8a31.5b广西1001 82.1a73.3b53.9c23.1d轮回422 82.1a81.5a75.1a41.8b平均 81.0a70.5b65.6c33.7d平均 77.4a73.7b58.9c14.7d*B、BTA、HLA和WAA分别代表保持系、BT型不育系、HL型不育系和WA型不育系；a、b、c和d分别表示同核异质组合间在0.05水平上显著。
第二步回交转育与第三步测交筛选同步进行。先配制单交组合Lemont/6078，再用6078为母本与F1配制回交组合6078//Lemont/6078，以后采用隔代回交并测交的方法进行。即正季种植BC1F1，选择性状与6078相近且稃尖呈紫色的单株带海南加代(至少选30株)；冬季在海南种植BC1F2，在农艺性状分离较小且稃尖紫色不分离的株系中选株作父本，与6078回交，并用BT型粳稻不育系与其测交，以鉴定所选株是否带有广亲和基因，回交与测交成对进行(至少30对)；下一年正季成对种植BC2F1及测交F1，在测交F1育性正常的相应BC2F1株系中继续选性状与6078相近且稃尖呈紫色的单株带海南加代，并继续回交与测交工作，直至回交后代性状与6078一致(稃尖色除外)，再用多个籼、粳不同胞质不育系进行复测。由于广亲和基因S5n与色素原基因C连锁，选择紫色稃尖株进行回交，将会有效地缩短回交的世代，仅回交3次，就将Lemont的广亲和基因导入了6078，育成了广谱型广亲和恢复系SWR78。SWR78能够同时正常恢复WA型、HL型籼稻不育系和BT型粳稻不育系(测交结果见表3)。
表3 广亲和恢复系与籼、粳不育系测交F1的小穗育性(％)广亲和恢复系 籼稻不育系 粳稻不育系名称 组合 WA龙特甫AHL粤泰ABT泗稻8号ABT9201ASWR3 明恢63/02428 84.5 78.9 83.688.0SWR6 明恢63/02428 90.2 90.8 79.889.5SWR5 IR60/02428 86.5 80.1 81.779.2SWR19 IR60/02428 87.9 78.7 - 94.4SWR10 协青早A//(明恢63/02428)F295.8 85.8 83.588.3SWR21 协青早A//(明恢63/02428)F286.6 84.3 89.095.2SWR20 珍汕97A/明恢63//真系秋光 91.3 80.2 76.987.1SWR78(Lemont/6078)BC1F289.3 80.1 85.0
权利要求
1.一种水稻广谱型广亲和恢复系选育技术，其特征是聚合广亲和基因及WA型、HL型和BT型不育细胞质的恢复基因，育种程序如下(1)亲本选择，利用同核异质粳稻广亲和不育系筛选广谱型恢复系作为恢复基因的供体，或直接利用WA型籼稻恢复系作为恢复基因的供体，选择农艺性状较好的广亲和品种作为广亲和基因的供体。(2)杂交配组，将选定的恢复系与广亲和品种进行单交、复交或回交，其要点是①在杂交配组时导入孢子体不育遗传类型的WA型不育细胞质，根据后代的育性情况淘汰无WA型恢复基因的单株。②回交时，以恢复系为轮回亲本，利用广亲和基因S5n与色素原基因C连锁的性状标记，在回交分离群体中选择紫色稃尖株进行回交，测交可与回交同步进行。(3)测交筛选，采用移母靠父成对测交法，选用WA型中籼不育系和BT型早熟中粳不育系，同时对同一中选父本单株进行初测；在初测基础上用多个籼、粳不同胞质不育系包括HL型不育系进行复测，经至少两年测交筛选，对WA型、HL型籼稻不育系和BT型粳稻不育系均能正常恢复的稳定株系被认定为广谱型广亲和恢复系。
全文摘要
水稻广谱型广亲和恢复系选育技术适用于水稻三系法亚种间杂种优势利用研究领域。本发明在广亲和恢复系选育上，提出了利用测交筛选出的广谱型恢复系或籼稻WA型恢复系作为恢复基因的供体，在杂交配组时导入孢子体不育遗传类型的WA型不育细胞质，在对广谱型恢复系回交导入广亲和基因时利用紫色稃尖标记进行选择，采用一籼一粳不育系移母靠父成对测交等新技术，通过各类技术集成，选育聚合了广亲和基因及WA型、HL型和BT型不育细胞质恢复基因的广谱型广亲和恢复系，克服籼粳不亲和性及三系恢保关系的制约，使三系亚种间配组更加自由，为实现三系法亚种间杂种优势利用铺平道路。
文档编号A01H1/02GK1425276SQ02160668
公开日2003年6月25日 申请日期2002年12月31日 优先权日2002年12月31日
发明者汤述翥, 顾铭洪 申请人:扬州大学