一种光温敏核不育水稻的创制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于农业和生物技术领域，涉及一种光温敏核不育水稻的创制方法。
【背景技术】
[0002]雄性不育系在杂交制种、提高农业产量中占据巨大优势，控制作物的雄性生殖发育对作物育种和农业生产至关重要。一般将雄性不育分为细胞质雄性不育(CMS)和细胞核雄性不育(GMS)两种。三系杂交体系即依赖于CMS。我国在1973年首次实现杂交水稻三系配套，目前共获得上百个三系杂交水稻组合，常年种植面积1，500多万公顷。然而，三系杂交自身的缺陷限制了其在实践中的广泛应用。首先，只有约5%的水稻品种具有恢复基因，可用于杂交育种试验，此杂种优势受到严重限制。其次，由于细胞质雄性不育细胞质单一，一旦细胞质不育丧失或某种毁灭性病虫害发生，会造成巨大损失。
[0003]随着细胞核雄性不育中光温敏条件性雄性不育的发现，两系法杂交水稻应运而生。相对于三系杂交法，光温敏不育系兼有不育系和保持系两种状态。与三系法相比，两系法不受恢保关系的限制，即细胞核不育可以与大量常规品种杂交，配组自由，更容易获得性状优良的杂交优势，从根本上解决三系中雄性不育细胞质单一化的问题。近年来，两系杂交水稻在中国农业生产中的应用越来越广泛。
[0004]早在1973年石明松在中国湖北从晚粳品种(Oryza sativa ssp.Japonica)农垦58中选育出光敏感不育系。随后，以农垦58S(NK58S)为父本，与籼稻杂交获得的培矮64S (PA64S)也在两系杂交中得到广泛应用(杨仕华等，杂交水稻，2009，24:5-9)，只是培矮64S的育性对温度更加敏感(罗孝和等，杂交水稻，1992，7:27 - 29)。水稻光温敏不育系受单基因隐性位点控制；研究表明，农垦58S与培矮64S的不育性状均受同一个遗传位点控制1，一个突变的小RNA (small RNA) osa_smR5864m，即可导致pms2以及p/tms2_l (农星58S和培矮64S)突变体的不育表型(丁寄花等，Proc Natl Acad Sci U S A，2012，109:2654 - 2659 ;周海等，Cell research，2012，22:649 - 660)。水稻温敏核不育系安农 S_1 是1987年由邓华风在籼稻中发现并育成的第一个籼型温敏不育系，生产上已经用它培育了一批优良的杂交组合(贾建航等，植物学报，2003，45，614 - 620)。研究发现安农S-1的不育性状由另一个位点tms5控制，该位点的突变导致一个RNase Z家族蛋白的功能缺失。在不同温度下，该蛋白通过对UbL40 mRNA积累程度的调控，影响细胞内泛素平衡，控制水稻温敏雄性不育(周海等，Nature Communicat1ns，2014，5:4884)。
[0005]在农业生产上，光温敏不育系是指其雄性不育或可育的性状受控于外界温度光周期条件，即不育系在高温或者长日照条件下表现雄性不育，可用于杂交制种；而在低温或者短日照条件下表现可育，可用于自身繁殖，因而免去了保持系，这样可以与农业生产上的环境条件保持一致。
[0006]与三系法相比，两系法具有不受恢保关系的限制，即核不育可以与各种常规品种杂交，配组自由，克服了三系育种中受恢复系中恢复基因的限制的缺陷，因而更容易获得性状优良的杂交优势，也从根本上解决了三系法中雄性不育细胞质单一的问题。据农业部全国农作物主要品种推广情况的统计资料，1993年到2009年共有121个两系组合年推广面积达到或者超过6700公顷，累计推广面积达到2097.4万公顷。
[0007]虽然发现的光温敏不育系中，通过省级和国家级审定的两系杂交水稻的组合已有200多种，但是大部分光温敏不育系均由农垦58s、安农S-1等少数几个光温敏品种转育而来，即控制核不育的遗传位点较为单一。因此，目前生产上主推的光温敏不育系组合的遗传背景较窄，有待进一步加强新资源的开发。
[0008]由于全球气候变化异常，近年来盛夏的低温潮对两系制种的安全性造成了很大的威胁。如2009年7月江淮地区的持续低温使两系水稻的制种纯度大幅下降，直接影响了农民和制种单位的经济效益。因此，生产上急需起点温度更低的光温敏品种。
【发明内容】
[0009]为了解决目前存在的上述问题，本发明提供了一种光温敏核不育水稻的创制方法。
[0010]本发明提供的一种光温敏核不育水稻的创制方法，所述创制方法包括如下步骤:[0011 ] 步骤1、诱变Mi代水稻种子；
[0012]步骤2、长日照、高温条件下，种植Mi代水稻种子，并生长得到M i代植株；收种，获得％代水稻种子；
[0013]步骤3、长日照、高温条件下，种植M2代水稻种子，并生长得到Μ 2代植株；筛选不育表型植株，获得光温敏核不育水稻植株。
[0014]作为本发明的一个优选实施例，步骤2、步骤3中所述长日照为日照时间多于12h/天；所述高温条件为平均温度高于或等于26°C，如28、30°C，优选为平均温度在26-28°C之间。
[0015]作为本发明的一个优选实施例，还包括:
[0016]步骤4、剪去步骤3中获得的不育植株的主穗，在短日照、低温条件下，使其重新生长抽穗，并适时促蘖，获得光温敏核不育水稻植株；
[0017]其中所述短日照为日照时间短于12h/天；所述低温为平均温度低于25°C，优选为平均温度低于23°C，更优选为平均温度低于21°C。
[0018]作为本发明的一个优选实施例，步骤1中所述诱变可以为物理诱变剂诱变、化学诱变剂诱变中的任意一种或几种组合。
[0019]作为本发明的一个优选实施例，所述物理诱变剂可以为紫外线、X-射线、γ-射线、快中子、激光、微波以及离子束等中的任意一种或几种，优选为X-射线、γ-射线、激光中的一种或几种组合。
[0020]作为本发明的一个优选实施例，所述化学诱变剂可以为烷化剂、天然碱基类似物、氯化锂、亚硝基化合物、叠氮化物、碱基类似物、抗生素、羟胺和吖啶等中的任意一种或几种组合，优选为烷化剂、氯化锂、碱基类似物中的任意一种或几种组合，更优选为烷化剂。
[0021]作为本发明的一个优选实施例，所述烷化剂为甲基磺酸乙酯(EMS)、二溴甘露醇(Dibromomannitol)、盐酸氮芥(ChlormethineHydrochloride)、环磷酰胺(Cyclophosphamide)等中的任意一种或几种组合成的诱变液，优选为甲基磺酸乙酯(EMS)、二溴甘露醇(Dibromomannitol)中的任意一种或两种组合成的诱变液，更优选为甲基磺酸乙酯(EMS)诱变液。
[0022]作为本发明的一个优选实施例，所述化学诱变剂中甲基磺酸乙酯的浓度为
0.1-5%，如 0.2%、3% 等，优选为 0.5-1.8%，如 0.6%、0.7%等，更优选为 0.8-1.2%，如
1.0 % n 1.2 % 等。
[0023]作为本发明的一个优选实施例，步骤1中，采用所述甲基磺酸乙酯诱变液处理水稻种子l_48h，优选为处理6-36h，如10h、32h，更优选为8 - 12h，如12h。
[0024]作为本发明的一个优选实施例，步骤2、步骤3中所述生长均在自然环境下进行。
[0025]作为本发明的一个优选实施例，步骤4中剪去主穗后，水稻植株在冷灌和/或短日照条件下生