本发明属于水稻育种技术领域，尤其涉及一种综合培育三系杂交水稻不育系的方法。
背景技术：
水稻是我国播种面积最大、总产最多、单产最高、消费人群最广、消费量最大的粮食作物，担负着保障我国口粮安全和粮食安全的重任。上世纪90年代，我国杂交水稻生产面临产量徘徊不前和稻米品质普遍偏差两大挑战，究其主要原因是育种材料遗传基础狭窄，配合力未有大的突破；广泛应用于生产的不同胞质的三系不育系珍汕97A、V20A、冈46A、K17A、Ⅱ-32A等普遍存在垩白米率偏高和胶稠度偏硬等限制因素，菲改A、中9A、金23A等少数不育系能配制出米质较优的品种，但远远不能满足市场和消费者对稻米品质的需求。进一步分析杂交稻稻米品质差的原因，其主要原因的是不育系所致，母本对稻米品质的比父本的影响更大，因此，要实现杂交水稻的优质化，优质不育系的选育是关键。虽然较多的新不育系陆续选育成型，但大面积应用于生产的不多，主要原因是这些不育系仅在品质、配合力、抗稻瘟病性、异交结实率等性状中某一个或某二个性状较突出，缺少多个优良性状聚合的突破性新不育系。同时也没有一个行之有效的培育优质抗病三系杂交香稻不育系的方法。现有选育不育系的主要方法为系谱法，多数育种单位在保持系杂交后代选单株至F5、F6代群体基本稳定才测交不育株，回交转育不育系，并且在综合控制选育不育系的手段和方法不多，存在选育不育系的年限长，单一性状突出，综合优良性状聚合不够，在生产上不能大面积应用等缺陷。
综上所述，现有选育不育系方法存在选育不育系的年限长，单一性状突出，综合优良性状聚合不够，在生产上不能大面积应用的问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种综合培育三系杂交水稻不育系的方法，旨在解决现有选育不育系方法存在选育不育系的年限长，单一性状突出，综合优良性状聚合不够，在生产上不能大面积应用的问题。
本发明是这样实现的，一种综合培育三系杂交水稻不育系的方法，所述综合培育三系杂交水稻不育系的方法利用地理远缘育种亲本材料杂交，综合运用四早同步多环境定向胁迫选育技术和方法，培育获得高千粒重、高配合力、高异交率、稻米品质优、综合农艺性状优和稻瘟病抗性强的三系不育系；采用优质×优质、优质×抗病育种亲本材料之间的杂交来实现品质、产量和抗性的同步改良，选育目标性状突出、综合性状优良的三系杂交香稻不育系。
进一步，利用地理远缘杂交对杂种优势选育高产量配合力不育系。
进一步，采用优质×优质导入香味基因和中低直链淀粉含量基因，并在高温伏旱条件下胁迫定向选择低垩白率、低垩白度和高整精米率。
进一步，采用优质×抗病导入抗性基因，通过人工接种和自然诱发结合筛选抗病性强的株系；利用自然高低温进行耐高、低温抗逆性选择。
进一步，采用性状互补进行株叶型改良，以适当延长生育期、增加植株高度来提高营养生长期和生物学产量。
进一步，选择带云南糯稻软香米亲缘的材料与自育的优质、大粒、抗病性强的1521B、N7B优良保持系亲本材料杂交，复交，回交。
进一步，四早同步多环境定向胁迫选择技术和选育方法包括：
①建立稻米品质早代筛选评价体系：从早代在正季与异地、田间与室内选育相结合进行早代品质鉴定；
②建立抗病抗逆早代鉴定评价；
③建立早代测交回交选育评价：
④建立早代BC2测交优势鉴定评价：早代BC2测交：从成对回交2代BC2开始选择标准测配恢复系做手工测交F1种，进行中选株系杂种优势筛选，加大配合力选育力度；标准测配恢复系选择：明恢63、多系1号、中恢8006、蜀恢527等多个知名恢复系作测验种。
进一步，建立稻米品质早代筛选评价体系包括：
香味筛选鉴定：田间嫩苗搓揉法、谷粒黄熟米粒咀嚼法和实验室KOH溶液浸泡法鉴定香味；从制保杂交组合自交早代分离世代连续3代在苗期、成熟期选择优良单株进行香味筛选鉴定，有香味的株系为目标株系；
外观品质筛选鉴定：连续3年多代在四川内江、海南陵水对中选香味单株在室内用出糙机碾成糙米，选择外观完整，无垩白或基本无垩白，透明度好的糙米播种。
进一步，建立抗病抗逆早代鉴定评价包括：
稻瘟病抗性早代鉴定，从早代分离世代连续3年选择外观品质优、有香味的优良单株进行稻瘟病多菌系混合人工接种鉴定，定向胁迫选择抗性强的单株；每年9月底前完成中选材料的播种，10月中旬完成4次人工接种鉴定，11月中下旬完成抗稻瘟病鉴定，获得抗性一致的材料；
耐高、低温抗逆性早代鉴定，利用内江7月下旬8上旬的高温伏旱，定向胁迫筛选中选株系对高温的忍耐力，以结实率的高低和成熟时群体落色好坏为指标；利用稻瘟病抗性鉴定完后拆去大棚的自然低温定向胁迫筛选中选株系苗期对低温的忍耐力，在同一时间鉴定，以群体枯死的程度大小为指标；
进一步，建立早代测交回交选育评价程序：
从制保杂交组合自交早代分离世代多株系选择有香味优良单株进行测交、成对回交，连续3代对中选株系进行花粉败育镜检，利用高温伏旱对不育系育性的定向胁迫选择压力，镜检在高温伏旱环境中进行分化的幼穗，筛选败育彻底的株系；
在各成对回交选育世代，同时进行不育系花时、午前花比例、柱头活力、异交结实率等不育系综合具备的优良性状，同时考察保持系系花时、柱头活力、散粉通畅度、自交结实率性状。
本发明提供的综合培育三系杂交水稻不育系的方法，利用地理远缘育种亲本材料杂交，创新性建立了三系杂交水稻不育系“四早同步”多环境定向胁迫选育技术和方法，通过在早代(F2)进行稻米品质、抗病抗逆、回交转育和测优势(回交F2)，结合高温伏旱品质鉴定、稻瘟病菌接种抗性筛选、自然低温耐寒性鉴定、异地异季适应性鉴定、田间与室内综合性状聚合等多环境定向胁迫选择技术，培育目标性状突出、综合性状优良的三系不育系的方法；具体地说，选择含有云南高原糯稻血缘的优质亲本材料为母本与大粒、优质、抗病的保持系亲本杂交，从保持系自交F2代(早代)同步进行稻米品质、抗病抗逆、回交转育和回交F2测优势鉴定，在多环境下增大胁迫选择压力，定向进行多优良基因聚合、多优良农艺性状选择，培育“三高”(高千粒重、高配合力、高异交率)、“两优”(稻米品质优、综合农艺性状优)和“一抗”(稻瘟病抗性强)的三系不育系。本发明所述的地理远缘亲本材料要求带有云南糯稻血缘的保持系材料，“四早同步”多环境定向胁迫综合控制培育方法育成的不育系具有以下特征特性：不育系主要品质指标达国标3级，有香味；千粒重30克以上；稻瘟病抗性较强；繁殖制种产量高；能配制多个杂交稻组合通过审定。采用该方法培育水稻新不育系具有方便，可操作性强，缩短育种年限等优点，在提升不育系的品质指标，从而提高优质杂交水稻选育的成功率，为水稻增产做出了贡献。
本发明利用地理远缘育种亲本材料杂交，综合运用“四早同步”多环境定向胁迫选育技术和方法，培育得到“三高”(高千粒重、高配合力、高异交率)、“两优”(稻米品质优、综合农艺性状优)和“一抗”(稻瘟病抗性强)的三系不育系，并成功应用于生产；选择云南高原糯稻血缘的优质亲本材料为母本与大粒、优质、抗病的保持系亲本杂交，回交，测交；综合运用“四早同步”多环境定向胁迫选育技术和方法；育成的不育系具有主要品质指标达国标3级，有香味；千粒重30克以上；稻瘟病抗性较强；繁殖制种产量高；能配制多个杂交稻组合通过审定。
本发明利用地理远缘杂交对杂种优势有益贡献的基础上，选育高产量配合力不育系来实现产量目标性状的突破；在稻米品质上，采用“优质×优质”导入香味基因和中低直链淀粉含量基因，并在高温伏旱条件下胁迫定向选择低垩白率、低垩白度和高整精米率；抗性抗逆方面，采用“优质×抗病”导入抗性基因，通过人工接种和自然诱发结合筛选抗病性强的株系；利用自然高低温进行耐高、低温抗逆性选择；综合农艺性状上，采用性状互补进行株叶型改良，以适当延长生育期、增加植株高度来提高营养生长期和生物学产量，从而提高经济产量；在穗粒结构上，适度增加粒重，穗粒数与粒重兼顾，库源流协调解决品种的高产稳产性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的综合培育三系杂交水稻不育系的方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的方法是利用地理远缘育种亲本材料杂交，综合运用“四早同步”多环境定向胁迫选育技术和方法，培育获得“三高”(高千粒重、高配合力、高异交率)、“两优”(稻米品质优、综合农艺性状优)和“一抗”(稻瘟病抗性强)的三系不育系，并成功应用于生产。通过利用地理远缘杂交对杂种优势有益贡献的基础上，采用“优质×优质”、“优质×抗病”等知名育种亲本材料之间的杂交来实现品质、产量和抗性的同步改良，选育目标性状突出、综合性状优良的三系杂交香稻不育系的育种思路。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的综合培育三系杂交水稻不育系的方法包括以下步骤：
S101：利用地理远缘杂交对杂种优势有益贡献的基础上，选育高产量配合力不育系；
S102：采用“优质×优质”导入香味基因和中低直链淀粉含量基因，并在高温伏旱条件下胁迫定向选择低垩白率、低垩白度和高整精米率；
S103：采用“优质×抗病”导入抗性基因，通过人工接种和自然诱发结合筛选抗病性强的株系；利用自然高低温进行耐高、低温抗逆性选择；
S104：采用性状互补进行株叶型改良，以适当延长生育期、增加植株高度来提高营养生长期和生物学产量，从而提高经济产量；
S105：在穗粒结构上，适度增加粒重，穗粒数与粒重兼顾，库源流协调解决品种的高产稳产性。
本发明实施例提供的综合培育三系杂交水稻不育系的方法具体包括以下步骤：
1、地理远缘亲本材料的挖掘：云南作为亚洲栽培稻起源中心之一，水稻生物多样性较高，仅次于广东、广西。选择带云南糯稻软香米亲缘的材料与自育的优质、大粒、抗病性强的1521B、N7B等优良保持系亲本材料杂交，复交，回交。
2、创新性建立了“四早同步”多环境定向胁迫选择技术和选育方法，并综合运用该方法培育三系杂交水稻不育系。
①建立稻米品质早代(F2)筛选评价体系：从早代(F2)在正季与异地、田间与室内选育相结合进行早代品质鉴定，显著提高了品质选择效率。
香味筛选鉴定：田间嫩苗搓揉法、谷粒黄熟米粒咀嚼法和实验室KOH溶液浸泡法鉴定香味。从制保杂交组合自交F2分离世代连续3代在苗期、成熟期选择优良单株进行香味筛选鉴定，有香味的株系为目标株系。
外观品质筛选鉴定：
连续3年多代在四川内江、海南陵水对中选香味单株在室内用出糙机碾成糙米，选择外观完整，无垩白或基本无垩白，透明度好的糙米播种。充分利用内江7月下旬8上旬的高温伏旱，定向胁迫选择外观品质和碾米品质，确保综合农艺性状优良与理想的稻米品质相结合。
②建立抗病抗逆早代(F2)鉴定评价技术
稻瘟病抗性早代鉴定
从F2分离世代连续3年选择外观品质优、有香味的优良单株进行稻瘟病多菌系混合人工接种鉴定，定向胁迫选择抗性强的单株。每年9月底前完成中选材料的播种(内江大棚病圃)，10月中旬完成4次人工接种鉴定，11月中下旬完成抗稻瘟病鉴定，获得抗性一致的材料。
耐高、低温抗逆性早代鉴定：
充分利用内江7月下旬8上旬的高温伏旱，定向胁迫筛选中选株系对高温的忍耐力，以结实率的高低和成熟时群体落色好坏为指标。充分利用稻瘟病抗性鉴定完后拆去大棚的自然低温定向胁迫筛选中选株系苗期对低温的忍耐力，在同一时间鉴定，以群体枯死的程度大小为指标。
③、建立早代(F2)测交回交选育评价程序：
从制保杂交组合自交F2分离世代多株系选择有香味优良单株进行测交、成对回交，连续3代对中选株系进行花粉败育镜检，充分利用高温伏旱对不育系育性的定向胁迫选择压力，镜检在高温伏旱环境中进行分化的幼穗，筛选败育彻底的株系。
在各成对回交选育世代，同时进行不育系花时、午前花比例、柱头活力、异交结实率等不育系综合具备的优良性状，同时考察保持系系花时、柱头活力、散粉通畅度、自交结实率等性状。
④、建立早代(回交2代：BC2)测交优势鉴定评价程序：
早代(回交2代：BC2)测交：从成对回交2代(BC2)开始选择标准测配恢复系做手工测交F1种，进行中选株系杂种优势筛选，加大配合力选育力度。
标准测配恢复系选择：明恢63、多系1号、中恢8006、蜀恢527等多个知名恢复系作测验种，手工成对测交进行配合力跟踪选择。保证了目标株系具有优良的配合力。
3、多环境定向胁迫选择增强适应性
高温伏旱逆境：在选育过程中，我们充分利用在内江稻区的高温伏旱逆境进行不育系亲本和所组合育性、品质、结实率、耐热性筛选鉴定。
自然低温逆境：充分利用秋季稻瘟病接种完后的自然低温加大育种材料的耐低温特性的选择压力，增强不育系亲本材料和所配组合的适应性。
稻瘟病菌接种鉴定：进行稻瘟病多菌系混合人工接种鉴定，定向胁迫选择抗性强的株系，筛选不育系亲本材料和所配组合的。
不同生态环境筛选：将中选株系在四川内江—海南陵水南繁北育，往返穿梭育种，选择在迥然不同生态区都适应的株系。南繁北育1年可实现中选株系繁殖2～3代，加快育种进程，缩短育种年限。
田间室内结合鉴定：通过田间育种材料直观的综合农艺性状观察、标记、记载、选择，到实验室内数据分析、归纳、汇总等，将所需优良目标性状和优良基因聚合于一体，筛选获得进入下一季的目标株系。
下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步的描述。
实施例1
优质大粒高配合力抗病香型不育系内香2A
1997年冬季，在海南陵水用综合农艺性状优良、异交习性好、抗病、大粒的1523B为母本，与优质、香味材料宜香1B杂交配组。1998年夏季以宜香1B为母本再次杂交，1998年秋季在海南种植复交组合F1，1998年冬季在F2代中筛选出优质、有香味、叶缘紫色的优良单株与自育高原粳型胞质材料“88A”(以万恢88/内恢92-4”组合F2中分离的不育株与N7B等保持系测交回交转育而育成)测交。1999年夏季起，从测交后代中选败育株连续回交，在回交转育过程中,同时加强对株系的败育株率及败育度、稻米品质、抗病性及抗逆性、可恢性和配合力的选择，多环境加大定向胁迫选择压力，控制变异方向，聚合优良基因。2002年稳定成型，冠名为“内香2A”。2003年8月上旬通过四川省技术鉴定。具体选育过程如表1所示。
表1内香2A选育流程图表
实施例2优质大粒高配合力抗病香型不育系内香5A
1997年冬季在海南陵水用自育的高异交率、高生物学产量、高千粒重、稻瘟病抗性较强的N7B(原NJ7B)为母本，与优质、有香味的宜香1B杂交，1998年正季在内江种植F1，1998年秋季在海南陵水种植F2代，筛选出综合农艺性状优良、优质、有香味、紫色柱头单株与自育的高原粳型胞质88A测交。在每代回交转育过程中,同时加强对株系的败育株率及败育度、稻米品质、抗病性及抗逆性、可恢性和配合力的选择，多方面定向胁迫选择控制变异方向，聚合优良基因。经多年在内江和海南连续回交转育和保持材料自交加代选育，同步与恢复系明恢63、多系1号、内恢99-14等多个恢复系测交。到2002年正季，10085A/10085B株系综合农艺性状优良，群体整齐一致，测交F1杂种优势强，手工扩繁、小制种，进一步测定其杂种优势和配合力。2004年正季内江扩繁小制种，暂冠命为“内香5A”。2005年8月通过四川省技术鉴定，2006年通过广东省技术鉴定。具体选育过程如表2所示。
表2内香5A选育流程图表
实列共同的特征
1、综合农艺性状优良
在内江调查了内香2A等6个供试不育系的株、穗、叶、生育期等14项的形态特征表明(见表3)，内香不育系的综合农艺性状优良。内香不育系都有较长的营养生育期，为提高生物学产量和繁殖制种产量奠定了基础。
表3内香2A、5A不育系主要性状的特征特性
内香2A属迟熟不育系，分蘖力较强，株型紧凑，茎杆粗壮，叶色浓绿。与其他不育系比较，剑叶叶片较宽，(保持系)穗平着粒170粒，千粒重高，达30.0克。内香5A属中熟不育系，(保持系)穗平着粒135～140粒，千粒重高，30.0克，与内香2A同属于大粒型不育系。
2异交习性优良
2.1不育性稳定，败育彻底
通过6个不育系的花粉育性及套袋自交结实观察表明(表4)，内香2A、内香5A育性稳定，败育彻底，败育特性与珍汕97A、冈46A相似，优于宜香1A和Ⅱ-32A。
内香2A等不育系的不育株率100％，不育度100％；败育花粉中，以典败花粉为主，占91.8～98.2％，少量圆败花粉，占1.8％～7.3％，仅内香2A有极少量染败花粉，占1.1％；套袋自交结实率仅内香2A为0.02％，此结果与四川省品审办组织专家对内香不育系的技术鉴定结果一致。
表4内香不育系的花粉败育性与套袋自交结实
2.2柱头外露高，包颈粒率低
柱头外露率研究结果表明(表5)，内香2A、5A不育系的柱头外露率在65.29％～70.43％，却显著高于宜香1A、冈46A和珍汕97A。
表5内香不育系的柱头外露率和包颈率
申请单位邀请国内同行专家对内香2A、内香5A繁殖及其组合的制种产量进行了验收(表6)，亩产在213.06公斤～302.0公斤，证明内香不育系是高异交结实率的香型不育系。
表6内香2A、内香5A繁殖及其组合的制种验收产量
2.3内香不育系稻米品质优良
经农业部稻米测试中心测定(杭州)：内香不育系相应保持系品质测试结果表明，内香A不育系综合品质特性优异，低垩白和高整精米率突出，明显优于同期使用川香29A等主要不育系的保持系(表7)。主要表现在具有中低直链淀粉含量(12.5％～15.3％)，且垩白率、垩白度、胶稠度和整精米率等重要品质指标全部达到国颁优质稻谷2级标准，是外观、加工、蒸煮、食味等品质性状结合的最好香型不育系之一。
表7内香B及主要保持系的稻米品质
2.4内香2A、5A不育系优质遗传特性强
至2014年，内香2A目前已配制11个组合通过审定，其中内香2550稻米品质指标达国标2级，内香18号、内香2924、内2优6号、内2优111、内优2016等5个组合稻米品质指标达国标3级标准。内香5A目前已配制20个组合通过审定，其中内5优5399、内5优39稻米品质指标达国标2级，内香8518、内5优8015、内5优317、内5优306等7个组合稻米品质指标达国标3级
表8通过审定达国标3级以上的内香组合(数据来源：国家、省区试汇总资料)
2.5稻瘟病抗性较强
利用四川常年流行的稻瘟病菌系对生产上常用的不育系接种田间鉴定结果(表9)，其中内香2A、内香5A的保持系叶瘟5～7级，颈瘟5～7级，明显优于对照珍汕97A和Ⅱ-32A。
表9内香不育系的稻瘟病抗性鉴定评级结果单位：级
2.6耐寒性较强
利用每年秋季稻瘟病叶瘟鉴定完成后的自然低温胁迫对生产上常用不育系进行苗期耐寒性田间鉴定表明(表10)，内香不育系对低温的耐寒性比同期使用的不育系强，其中内香2A、内香5A苗期耐寒性为5～7级，田间耐寒性表现较对照珍汕97A和Ⅱ-32A强。
表10内香不育系及常用不育系耐寒性
2.7产量性状一般配合力高
内香2A在株高(0.35)、穗着粒(2.96)、着粒密度(2.65)和千粒重(8.22)等性状表现一般配合力效应为正效应，其中千粒重的一般配合力效应值在所有参试不育系中最高，为8.22。
内香5A在有效穗(0.51)、株高(0.21)、穗长(0.68)、穗实粒数(1.04)、结实率(6.35)、千粒重(3.31)、单株产量(6.53)等7性状一般配合力效应为正效应，表明内香5A是一个产量性状一般配合力效应比较突出的不育系，容易配制产量突出的杂交稻组合。
表11内香不育系主要农艺性状一般配合力(GCA)效应值
备注：内香2A、内香5A、内香6A、内香7A、内香9A、内香10A、川农1A、冈46A和II-32A作为母本，分别用Al、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8和A9代表。
2.7.1千粒重一般配合力高
对产量构成因子的配合力比较分析(表11)，内香2A、内香5A的一般配合力效应为正效应，其中内香2A、内香5A千粒重的一般配合力尤为突出，分居9个不育系的第1、第2位。内香2A亲本千粒重达30.0克，其配组的组合千粒重一般为27.6～32.5克，平均达30.5克，其中内优2016千粒重达32.5克，品质达国标3级；内香2550千粒重达31.9克，品质达国标2级。
表12内香2A审定组合有效穗、穗粒数、结实率、千粒重(数据来源：区试汇总资料)
内香5A亲本千粒重达30.0克，分析通过审定的23个次内香5A组合千粒重一般为28.5～32.3克，平均达30.1克，其中内5优8015千粒重达32.0克，品质达国标3级，内5优39千粒重达29.0克，品质达国标2级。
表13内香5A审定组合有效穗、穗粒数、结实率、千粒重(数据来源：区试汇总资料)
2.8内香2A、内香5A配制多个组合通过国家、四川等省市审定
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。