利用早代稳定材料选育水稻品种的方法

文档序号:350974阅读:347来源:国知局
专利名称:利用早代稳定材料选育水稻品种的方法
技术领域
本发明属于农作物育种方法领域,具体地说涉及一种选育水稻品种方法。
背景技术
杂交水稻培育的成功和大面积推广,为大幅度提高粮食产量做出了重大贡献。目前生产上广泛使用的三系杂交水稻,由于受恢复基因的限制,组配杂交种的双亲亲缘关系较近,遗传基础脆弱,杂种优势潜力有限,且育种程序和生产环节比较复杂,以致新组合(品种)的选育周期长,种子成本高(孙宗修,程式华,1994)。两系杂交稻简化了制种程序,扩大了配组范围,在某些生态适宜区表现出超高产潜力,但许多两用不育系育性的遗传稳定性仍然存在一定问题(廖伏明,袁隆平,1996),不管是三系杂交稻还是两系杂交稻,其育种周期长,且需要年年制种,非常烦琐。目前水稻育种中广泛采用的杂交育种和系统选育品种的方法,杂交后代通常要经过多代选择才能稳定,从有性杂交、后代选择、品系鉴定、品系比较、区域试验、生产试验,到育成一个新品种,一般要经6-8年或更长时间(闵绍楷等1996)。利用无融合生殖来固定杂种优势的设想,由于水稻及其近缘种中缺乏这类资源,迄今尚未完全实现(Khush GS,Brar DS and Bennett J.)。中国农业科学院陈建三于1994年申请专利《水稻无融合生殖固定杂种优势的育种方法》(专利号为94118857.4)公开了一种利用无融合生殖进行水稻育种的方法,但是后来证实其中的无融合生殖材料84-15不是无融合生殖,而是有性生殖(时光春等,1996)。
在作物育种实践中,偶尔会发现杂交F2不分离的现象,如过去曾在小麦、大麦、花生等作物中有过发现,近年又在水稻杂交育种中多次发现(陈建三等,1995;谢国生等,1998;吴先军等,1999;Wang,R.R-C et al.1999),但是对其遗传基础研究迄今未见有深入而系统的报道,也未进行育种利用的研究。
二十世纪九十年代初,四川农业大学水稻研究所用来自多胚水稻品系9003的多倍体材料SAR-3(三倍体)、SAR-4(四倍体)与二倍体水稻品种杂交,发现有较高的结实率,杂种F1分离,并出现许多二倍体植株,其中一些植株在F2代表现稳定,在以后世代亦表现稳定,不再分离;用这些稳定的株系再与其他二倍体品种杂交,杂种F1中又约有25-30%的株系在F2代出现稳定。该项工作反复重复多年,结果仍然一致。据此,本发明人首次提出在水稻中存在“早代稳定”(吴先军,1999),通过微卫星(SSRs)标记分析发现,杂交F2群体植株和F1的标记一致,都是纯合的,且双亲的标记在后代均有出现,双亲的标记位点在后代的有些染色体上同时出现。SAR-3、SAR-4早代稳定的特性是可遗传的性状,当转移到二倍体后,仍然能促进杂交早代稳定。利用该材料的早代稳定特性,可以使杂交早代的基因型迅速纯合固定,快速选育水稻品种。
在本发明人发现早代稳定的同时,1999年,美国农业部牧草研究实验室Richard Wang博士报道了用中国粳稻品种“Zhongxin No.1”分别与两个美国稻“M202”和“L202”杂交,发现F2有90%、15%的穗行整齐一致,通过RAPD分析,亲本的标记在某些F2穗行的所有植株中全部出现或丢失,并纯合化,同时提出了杂合性丧失(Loss of Heterozygosity,LOH)的机制,推测LOH的出现,可能是有丝分裂中发生了体细胞染色体的配对、重组和重排。随后,该实验室又将与LOH有关的8个RAPD标记进行了分子作图。2000年,他们进一步将两个RAPD标记转化为STS标记,分析结果仍然一致。

发明内容
针对目前杂交水稻育种周期长、亲本配组范围窄、米质和抗性较差的缺陷,本发明的目的在于提供一种利用早代稳定特性材料进行水稻育种的方法,以加快育种进程,缩短育种年限,提高育种效率。
本发明技术方案如下利用早代稳定材料选育水稻品种的方法,包括如下步骤(1)、以具有早代稳定特性的多倍体或单倍体材料作母本,以二倍体材料作父本进行杂交,产生F1代,收获F1代种子;(2)、种植F1代,选择二倍体植株,淘汰非整倍体植株,收获二倍体植株种子,得F2代种子;(3)、种植F2代,选择性状不分离者即为早代稳定株系,如果早代稳定株系农艺性状优良且符合育种目标即为育成的水稻新品种。
上述方法中所述的具有早代稳定特性的多倍体材料可以为三倍体材料或四倍体材料。
上述方法中所述的多倍体材料可以为三倍体材料SAR-3或四倍体材料SAR-4,此两个材料可从四川农业大学水稻研究所或湖南杂交水稻研究中心公开得到。
上述方法中所用的二倍体材料可以是籼稻、粳稻或爪哇稻。
上述方法中的早代稳定材料可用于水稻亚种间或种间远缘杂交,也可以在F2代选择早代稳定株系(或材料),方法同上。
这些早代稳定株系如农艺性状优良,可直接作为生产上应用,但大多很难符合生产上要求,可用作育种的亲本材料。
利用上述方法中所得早代稳定株系选育水稻品种的方法,包括如下步骤(1)、用上述方法中所选早代稳定株系与另一农艺性状优良的品种杂交得F1代种子;(2)、种植F1代,并在F1代根据育种目标选择优良的单株,收获得F2代种子;(3)、种植F2代,在F2代中选择不分离的符合育种目标的优良株系,即为育成的新品种。
用上述F2代中选育的早代稳定株系与三系不育系或两系不育系杂交,测配选育三系或两系杂交稻。也可以用早代稳定株系作轮回亲本,与含目标基因的优良种质资源杂交,用回交的方法,在回交早代选择含目标性状的稳定株系,育成目标品种或亲本材料。
早代稳定材料的育种利用用早代稳定材料与品种资源(包括籼稻、粳稻、爪哇稻品种,以及定型的恢复系、保持系)杂交,正反交均可。杂交F1中选优良单株,F2选稳定的优良株系(F2株系中约有25-30%稳定),F3进行产量初步比较试验和生产试验,在2年4季即可完成一个育种周期。
用上述方法F2代中选育的早代稳定株系与三系不育系或两系不育系测配,选育三系或两系杂交稻。也可以用早代稳定株系作轮回亲本,与含目标基因的优良种质资源杂交,用回交的方法,在回交早代选择含目标性状的稳定株系。
研究表明(1)多倍体和二倍体、二倍体和二倍体的杂交是真实的,杂交后发生过DNA片段的重组和纯化过程。(2)早代稳定材料可能具有广亲和性。杂交用的二倍体亲本包括籼稻、粳稻和爪哇稻,杂交后代结实正常。广亲和作用的存在使亲本的选择范围非常广泛,后代的遗传变异类型多,容易选择到一些特殊类型的材料或品系。(6)F2代出现的稳定,实际上在F1代就已形成,因此,运用该育种程序,从F1群体中就可进行优良单株的选择,F2进行稳定群体的选择和产量初步比较,F3代即可进行多点试验和生产试验,在两年四季即可完成全部育种程序。
本发明的优点和积极效果(1)、提高育种效率,缩短育种周期。常规育种选育常规稻品种或亲本材料,从杂交开始到后代稳定,一般要经历6-8代(3-4年),再经测配、产量比较到区试、审定,还要经过4-5年,所以一个品种的选育周期大约是10年左右。而用本法选育品种育种周期缩短2/3。(2)、杂交配组自由。由于本发明利用的早代稳定材料具有广亲和特性,杂交亲本的选用范围较广,后代的变异类型多,且育性正常,易于育成各种类型、各种用途的新品种或新材料。(3)、免除年年制种,降低生产成本。该育种方法可以使杂交后早世代的基因型迅速固定,其固定的方式是在基因重组后纯合,因而选育的品种可象常规稻品种一样,农民可留种自用,不需年年制种,节约了制种成本和农民的购种费用。


图1为E优540的选育系谱图。
图2为新优42的选育系谱图。
具体实施例方式
实施例1早代稳定材料的创制首先从四川农业大学水稻研究所保存的多胚水稻品系9003(9003系籼粳复合杂交后代,经历年选择,其多胚频率已达37%以上,多胚苗中约有0.1%的多倍体)中筛选多倍体(SAR-3,SAR-4),多倍体在形态上植株较高、子粒较大而具长芒,染色体数为36或48;用这些多倍体材料作母本,与二倍体水稻品种广泛杂交,以增进遗传背景的多样性;F1出现分离,其中许多是非整倍体植株,结实较差,当代即淘汰,另外一些结实正常的二倍体为当选单株;从F1代中选择的二倍体单株种子播下后种成F2代,如不出现分离,即为早代稳定材料。这些早代稳定材料如农艺性状优良,可直接作为品种在生产上应用;但大多很难符合生产上要求,只能用作育种的亲本材料。
实施例2E优540的选育。1994年夏,利用同源三倍体材料SAR-3中的7号株系作母本,与恢复系抗391杂交,选杂交F1代345区的1-8单株,在F2代(435区)稳定,F3代,F4代亦表现稳定,1996年将该株系定名为9601。1997年春季,在海南用9601品系作母本,与恢复系CDR22杂交,1998年夏季在温江种植F1(2858区),其中选择的一株型较好的2-6单株种子,于1999年夏季种在四川农业大学水稻研究所江津试验基地,小区(F2)植株整齐一致,株叶形态与F1单株相似,外观米质较好,且小区产量比对照汕优63增产25%,当年即将该小区(编号为540)进行秋繁,并定名为E优540。
E优540(又名E-540),1999年在重庆江津试种,比对照汕优63增产12.5%;2000年夏在温江平均亩产567.1kg/亩,比对照汕优63增产10.65%;2001年8月,由四川省科技厅组织对宣汉县柳池乡种植的2000亩E优540进行现场收打验收,其中农户蔡国敏的一块中等肥力田亩产650.4Kg,比同田对照冈优22增产3.6%。2000年经农业部稻米及制品质量监督检测中心检验,E优540的12项米质指标中有11项达到部颁一级优质米标准;新的国家优质米标准测定了7项,其中5项达国标一级优质米标准,1项达国标二级,1项达国标三级。在四川推广面积已达10万多亩。
实施例3E优532的选育。1996年夏在温江用利用SAR-3(编号94夏桩10植株)与蜀恢881杂交,1997年春种成小区(编号425),F1分离,收取1-10单株种子,1997夏种成F2小区(编号362),共60个单株,均整齐一致,当季即以之为母本与恢复系CD6117杂交,1998年夏种成小区(编号316),F1分离,收取1-9单株,1999年春种成F2小区(编号14988),表现稳定,且农艺性状优良,定名为D优19,1999年夏种成10行大区(编号532),产量和米质均优于双亲,更名为E优532。全生育期与汕优63相当,平均株高110-115cm,穗平着粒180粒左右,结实率80%,千粒重27g,穗成整齐,成穗率高,分蘖力强,抗稻瘟病。食味品质和米质检验指标俱佳,1999年经农业部稻米及制品质量监督检测中心检验,12项指标中有9项达到国家一级优质米标准。1999年在江津试种,比对照汕优63增产9.9%;2000年在江津、温江、泸县等地进行品比试验和生产示范,均比对照增产。2000年夏,经三次重复品比试验,在温江平均亩产508.5kg/亩,与对照汕优63平产;在江津平均亩产576kg/亩,比对照汕优63增产3.67%。2000年夏,对温江县公平镇民乐村农户郭章德种植的1.78亩E优532进行实打验收,折合亩产539kg,比汕优63增产3.85%。2001年参加成都市、德阳市和南充市区试。
实施例4E优512的选育。1993年夏用SAR-3(编号为桩168)与广亲和恢复系W2555(籼稻,非糯)杂交,1994年春从F1分离群体选择的一个单株,在1995年夏种成F2(小区编号404),表现稳定;1996年夏进行品比,小区号为9603,比对照增产8.6%;1997年参加品比,比对照增产6.2%,米质表现糯性,定名为E优512;1998年进行多点试验,均比对照增产;1999、2000年参加四川省糯稻区试,两年比对照平均增产2.2%。据农业部稻米及制品质量监督检测中心测定,其糙米率80.0%,精米率72.7%,整精米率63.3%,粒长5.5m,长宽比2.3,碱消值3.2级,胶稠度100m,直链淀粉含量3.6%,蛋白质含量11.1%。
实施例5新优42的选育以CYAR02单倍体与II优6708杂交的F1,再与“178”杂交后复交F1代单株收种,复交F2代分株系种植,发现“2142”株系植株性状整齐一致,命名为新优42。本品种已申请植物新品种保护。
参考文献1.孙宗修,程式华.杂交水稻育种一从三系,两系到一系。中国农业出版社,北京,1994.
2.廖伏明,袁隆平。水稻光温敏核不育系起点温度遗传纯化的策略探讨。杂交水稻。1996(6)1-4.
3.闵绍楷等主编。水稻育种学。中国农业出版社,北京。1996,pp169).
4.陈建三等,非洲长雄蕊野生稻的遗传特性及其固定杂种优势研究探讨,中国农业科学,1995,28(5)22-28.
5.时光春等,水稻84-15的无融合生殖鉴定,中国农业科学,1996,29(15)56-61.
6.谢国生等,1998,水稻早世代稳定株系选择与利用的初步研究,杂交水稻,1998,13(5)4-6.
7.吴先军等,1999,从农艺性状和分子标记鉴定一个水稻三倍体×二倍体F2群体的遗传稳定性。植物学报,1999,41(10)1067-1071.
8.Khush GS,Brar DS and Bennett J.Apomixis in rice andprospects for its use in heterosis breeding.InAdvances in HybridRice Technology(Edited by Virmani SS,Siddiq EA and Muralidharan K),IRRI,Manila(Philipines),1998,pp297-309.
9.Wang,R.R-C et al.Loss of heterozygosity and acceleratedgenotype fixation in rice hybrids.Genome,1999,42789-796.
权利要求
1.一种利用早代稳定材料选育水稻品种的方法,包括如下步骤(1)、以具有早代稳定特性的水稻多倍体或单倍体材料作母本,以二倍体材料作父本进行杂交,产生F1代,收获F1代种子;(2)、种植F1代,选择二倍体植株,淘汰非整倍体植株,收获二倍体植株种子,得F2代种子;(3)、种植F2代,选择性状不分离者即为早代稳定株系,如果早代稳定株系农艺性状优良且符合育种目标即为育成的水稻新品种。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于所述的具有早代稳定特性的多倍体材料可以为三倍体材料或四倍体材料。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于上述方法中所述的多倍体材料可以为三倍体材料SAR-3或四倍体材料SAR-4。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于所述的的二倍体材料可以是籼稻、粳稻或爪哇稻。
5.利用权利要求1中所得早代稳定株系选育水稻品种的方法,包括如下步骤(1)、用所得早代稳定株系与另一农艺性状优良的品种杂交得F1代种子;(2)、种植F1代,并在F1代根据育种目标选择优良的株系,收获得F2代种子;(3)、种植F2代,在F2代中选择性状不分离的符合育种目标的优良株系,即为育成的新品种。
全文摘要
本发明公开了一种水稻育种的方法。本发明主要是利用一种具有早代稳定特性的多倍体或单倍体材料与正常的二倍体材料杂交,在F
文档编号A01H1/02GK1366808SQ0210421
公开日2002年9月4日 申请日期2002年2月9日 优先权日2002年2月9日
发明者吴先军, 周开达, 汪旭东, 杨德清, 邢少辰, 周晓禾, 杨文钰 申请人:四川农业大学
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