专利名称：一种聚合水稻杂种优势基因座的方法
技术领域：
本发明涉及杂交水稻品种的选育，更具体涉及一种聚合水稻杂种优势基因座的方法，选育超高产水稻新组合、新品系。该选育方法属于植物遗传学技术领域。
背景技术：
水稻是我国最主要的粮食作物，其播种面积和年产量均居我国各类农作物之首。近半个世纪来，我国水稻产量实现了两次大的飞跃。第一次是20世纪60-70年代矮杆品种的选育、推广导致产量的大幅度提高；第二次是20世纪70-80年代杂交稻的培育和推广再次导致产量的大幅度提高。这两次飞跃为解决我国人民的温饱问题作出了巨大贡献。然而，要使我国的粮食生产适应人口增长的需要，水稻生产的水平还必须有大幅度的提高。
从品种改良的角度看，我国的水稻生产普遍存在着以下几个方面的主要问题第一，近二十年来水稻产量徘徊不前，其根本原因是新育出的品种在产量潜力上没有大的突破。第二，我国的主要推广品种和杂交稻的米质较差，既不能适应人民生活水平提高的要求，且又因其偏低的售价影响了农民种粮的积极性，稻米品质亟待改良。第三，大规模推广少数品种使得病虫危害逐年加重，每年喷施的大量农药既加重了农民负担，使农民增产不增收，又严重破坏了人类赖以生存的生态环境，还造成了食物中的大量农药残留，危害人类健康。因此，增加品种的抗虫性，减少农药的施用量是一个十分紧迫的问题。第四，现在推广的高产品种需肥量大。目前我国大部分地区水稻生产的施肥量已经超过了土地的承受能力，大量施肥除加重农民负担外，土壤退化、江河湖海的富营养化正成为农业和环境可持续发展的严重障碍。培育肥料高效利用的品种，在保持高产稳产的同时降低肥料用量也已迫在眉睫。第五、水资源短缺已成了一个世界性的大问题。在我国，农业耗水约占全国总耗水量的80％，而水稻的用水几乎占整个农业耗水的70％，在水资源日益短缺的今天，培育耐旱品种，降低水稻的用水对国民经济乃至人类社会的生存和发展均有着十分重要的意义。国民经济和人类社会的发展迫切需要培育出一大批高产、优质、抗病虫、肥料高效以及耐旱的新品种。
关于水稻杂种优势现象，早在20世纪20年代就有报道。虽然日本于20世纪60年代末首先实现了粳型不育系、保持系和恢复系的三系配套，但是因杂种优势不明显而未能用于生产。中国是世界上第一个将杂种优势应用于水稻生产的国家。中国的水稻杂种优势利用研究是袁隆平于1964年创始的，并以1970年李必湖在海南崖县发现一株花粉败育的普通野生稻为契机，通过全国攻关协作，终于在1973年实现了籼型三系配套，随着一些水稻强优势组合品种的培育成功，杂交稻种子生产体系于1975年建立。自1976年开始，野败型杂交籼稻开始大面积推广(当年种植面积达1.3×105hm2)。到1988年，中国杂交水稻的推广种植面积已达8.0×107hm2，占稻作总面积的1/4，产量约占稻谷总产量的30％，单产比一般常规稻增产10％～20％，为粮食增产做出了重大的贡献，取得了举世瞩目的成就。
随着人口的增长，以及耕地面积的减少和国民经济的发展，提高稻谷单位面积产量和改进稻米品质的要求也日益迫切。为了迎接这一挑战，中国水稻育种研究正向深度和广度发展。发掘或创造优质种质，并通过常规的或高技术的途径加以利用，已成为遗传育种和生物技术领域的重点研究课题，尤其是光温敏型核雄性不育基因的发现和转育成功，具有重大价值。目前，中国的光温敏型核不育两系杂交水稻的研究处于世界领先水平，已培育出实用的不育系6个，选配出增产效果好、米质优良的新组合10多个，平均每公顷增产15％，米质达到二级标准，到1996年为止，在湖南、湖北、安徽、广东等省，已累计示范种植2.0×105hm2，取得了可观的经济效益。
然而，近十几年来，杂交水稻的产量潜力出现了徘徊局面，新育成品种虽然数量不少，但产量水平无明显突破。如何进一步利用水稻的杂种优势，提高杂交水稻的产量，以成为水稻遗传学家和水稻育种家们急待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚合水稻杂种优势基因座的方法，实验过程简洁，操作方便，实验结果有效。该方法能够用于杂交水稻品种的选育，尤其是转移并聚合与累加来源于不同胞质的水稻杂交组合的杂种优势基因座，选育出超高产的杂交水稻新组合、新品系。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。
中国杂交水稻推广应用已有二十多年，近年来为使杂交水稻上一个台阶，全国各水稻生产省份都在进行“三系杂交稻”、“两系杂交稻”新组合的选育，然而，近十几年来，杂交水稻的产量潜力出现了徘徊局面，新育成品种虽然数量不少，但产量水平无明显突破。在中国的杂交水稻生产中，最典型也是最有代表意义的三种胞质类型的杂交组合是两优培九(PA64/9311)、汕优63(珍汕97A/明恢63)、红莲优6号。两优培九(PA64/9311)是两系超级稻，是两系杂交稻的突出代表；汕优63(珍汕97A/明恢63)是推广面积最大、推广时间最长的三系杂交稻，是野败型胞质的突出代表；红莲优6号(粤泰A/9311)是武汉大学选育的新组合，已在湖北大面积推广，是红莲型胞质的突出代表。杂交水稻的不同组合，其遗产基础也不相同，即在不同的组合中分散着不同的杂种优势基因座(简称HQTL)，如何进一步提高杂交水稻的产量，一个可能的途径是将分散在不同杂交组合中的杂种优势基因座，聚合和累加到一个杂交组合的亲本对中，基于此思路，本发明通过构建水稻近等基因导入系(即通过少数几次回交产生的带有少数供体导入片段的后代株系，简称NIIL)，剖析、聚合与累加水稻杂种优势基因座，培育超高产水稻新组合、新品系。
本发明提出的方法有如下步骤1、收集材料收集三种胞质类型的杂交组合两优培九、汕优63、红莲优6号的保持系及其对应的恢复系，分别作为供体亲本和受体亲本；2、杂交利用人工去雄法，将受体亲本人工去雄后，授上供体亲本的花粉，杂交配组，得到杂交F1代；3、连续回交利用人工去雄法，将上述得到的杂交F1代，人工去雄后，授上受体亲本的花粉，得到回交BC1F1代，其表现为分离；将回交BC1F1代的分离单株，人工去雄后，再授上受体亲本的花粉，得到回交BC2F1代；将回交BC2F1代的各单株的回交种子种成株系，每个株系随机选一株人工去雄后，再次授上受体亲本的花粉，得到回交BC3F1代；4、连续自交将回交BC3F1代的各单株的回交种子种成株系，每个株系随机选一株自交，得到自交BC3F2代；将自交BC3F2代的各单株的自交种子种成株系，每个株系随机选一株再自交，得到自交BC3F3代；5、测交将自交BC3F3代种子种植，人工去雄后，分别与受体亲本的对应恢复系进行测交；6、比较试验种植测交后代，针对目标性状(主要是产量以及抗病虫、耐旱、肥高效利用、品质等)在筛选基地进行鉴定和选择，获得优良品系。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果其一，本发明利用不同胞质的杂交水稻品种材料，首次提出并采用有性杂交、连续回交(3-4次)与自交(2-3次)，转移并聚合其杂种优势基因座的育种方法，育种方法成熟，技术性强，稳定可靠，获得了一系列优良品系，产量高并且稳定，提高了水稻生产水平；其二，该方法实验过程简洁，操作方便，实验结果有效，而且本专业领域的专业人员均能使用本方法开展杂交水稻新品种选育。
图1为一种聚合水稻杂种优势基因座方法示意图。
具体实施例方式
收集三种胞质类型的杂交组合两优培九(PA64/9311)、汕优63(珍汕97A/明恢63)、红莲优6号的保持系及其对应的恢复系；分别以珍汕97B、明恢63、PA64、粤泰B为供体亲本，以PA64、粤泰B、9311为受体亲本，组成5对杂交组合，得到5个杂交F1代；将此5个杂交F1代分别与其受体亲本连续回交，得到回交BC3F1代；再连续自交，得到BC3F3代。共得到748份材料，平均每个组合得到约150份材料。将其中两个组合(PA64为供体亲本与粤泰B为受体亲本、粤泰B为供体亲本与PA64为受体亲本)的BC3F3代材料分别与恢复系9311进行测交，测交后代分别与对照两优培九、红莲优6号比较，筛选得到17个优良品系。
经初步试验，新的杂交稻组合表现为株型紧凑、叶片挺直、分蘖力强、穗大粒多，平均每穗颖花数400粒左右，结实粒85％以上，千粒重27克左右，谷粒细长，外观品质和食味品质均较好，一般亩产900kg左右，可直接应用于大面积生产。
权利要求
1.一种聚合水稻杂种优势基因座的方法，它包括下列步骤A、收集材料收集三种胞质类型的杂交组合两优培九、汕优63、红莲优6号的保持系及其对应的恢复系，分别作为供体亲本和受体亲本；B、杂交利用人工去雄法，将受体亲本人工去雄后，授上供体亲本的花粉，杂交配组，得到杂交F1代；C、连续回交利用人工去雄法，将上述得到的杂交F1代，人工去雄后，授上受体亲本的花粉，得到回交BC1F1代，其表现为分离；将回交BC1F1代的分离单株，人工去雄后，再授上受体亲本的花粉，得到回交BC2F1代；将回交BC2F1代的各单株的回交种子种成株系，每个株系随机选一株人工去雄后，再次授上受体亲本的花粉，得到回交BC3F1代；D、连续自交将回交BC3F1代的各单株的回交种子种成株系，每个株系随机选一株自交，得到自交BC3F2代；将自交BC3F2代的各单株的自交种子种成株系，每个株系随机选一株再自交，得到自交BC3F3代；E、测交将自交BC3F3代种子种植，人工去雄后，分别与受体亲本的对应恢复系进行测交；F、比较试验种植测交后代，针对目标性状在筛选基地进行鉴定和选择，获得品系。
全文摘要
本发明公开了一种聚合水稻杂种优势基因座的方法，其步骤首先是收集材料；其次是受体亲本与供体亲本的杂交；第三是杂交后代与受体亲本的连续回交；第四是回交后代的连续自交；第五是自交后代与受体亲本的对应恢复系进行测交；第六是比较试验，获得优良品系。本发明实验过程简洁，操作方便，稳定可靠，获得的优良品系的杂交组合，产量高并且稳定，能够提高杂交水稻的生产水平。
文档编号A01G16/00GK1636440SQ20041006130
公开日2005年7月13日 申请日期2004年12月9日 优先权日2004年12月9日
发明者胡中立, 李兰芝, 陈朝明 申请人:武汉大学