专利名称：通过恢复系籽粒大型化改良提高杂交稻制种效率的方法
技术领域：
本发明属于植物生命科学领域，具体涉及水稻育种技术领域，更具体的说是涉及 通过恢复系籽粒大型化改良提高杂交稻制种效率的方法。
背景技术：
杂交稻自1974年在中国成功实现杂种优势利用以来，一直利用分期播种父(恢复 系)母(不育系)本并分别收获父母本的方法并沿用至今。分期播种和收获父母本，不仅 操作技术繁琐、增加了劳力投入的成本，而且在制种过程中为了父高、母矮的良好异花授粉 姿态，父本在利用“赤霉素(GA!3) ”处理后植株高于母本而更易遭致倒伏，使得先行收割父本 时不易将倒伏的植株或少数倒伏的分蘖穗清除干净，从而导致杂交种纯度降低(混入部分 恢复系)。农作物杂种优势的利用，必须是以可廉价获得Fl杂交种为前提，使用者购买杂交 种后种植杂交稻方能获得产量和收益。所谓杂交种是2个遗传稳定、基因型不同的亲本，进 行有性杂交所产生的种子(杂交种F1，其基因型完全杂合而表现性完全一致)。我国目前杂交种Fl的生产均是依据不育系(母本)与恢复系(父本)之间的播 种至抽穗的历期天数，进行分期播种、分期或同期移栽，待扬花结束后随即割除父本，或在 扬花后25天左右先行割除父本(为防止杂交种混入父本甚至在扬花后就将父本割除)，最 后待母本上所结的杂交种成熟时再进行收获。这一方式的水稻杂交种生产自1974年以来 已沿用35年，仅分期播种、分期或分别移栽父母本、分期或分别收割父母本，就将在制种田 比一般水稻生产多投入劳力3 4个/亩。为提高杂交稻制种效率，科研人员做了很多研究，比如CN200710070955公开一种 利用双粒突变体提高杂交水稻繁种、制种效率的方法，其是通过用双粒突变体改良不育系 实现提高制种效率；CN99101907公开一种杂交水稻制种方法，其是通过化学杀雄和除草基 因导入的方法来提高制种纯度。但是，这些方法与本申请是根本不同的。水稻的大粒资源“佳华丝”是通过复式杂交，经过选择聚合了控制大型籽粒的基因 所获得的大粒品系，他受控于多基因，品系自身对水稻的植株高度、分蘖能力、光合能力、小 穗育性、生育期等不产生任何不良的连带影响。由于大粒特性受多基因控制，用“佳华丝” 大粒材料改良成大粒恢复系后生产出的Fl杂交种与不育系是相同的(因为杂交种受母体 即不育系的基因型控制)，而用Fl杂交种生产出的稻谷(F2籽粒)可能会因为大粒型的恢 复系而对产量有所贡献。目前国内外，尚无利用大粒材料用于恢复系改良的任何报道，除发 明人的两个发明申请(申请号CN 200910096400. 6，2009年02月沈日申请的“通过籽粒小 型化改良不育系提高杂交稻制种效率方法”和申请号CN 200910300956. 2，2009年03月19 日申请的“一种简化杂交稻制种程序提高制种生产效率的方法”)，也没有利用籽粒大小的 不同进行混合收割、并利用种子本身籽粒的大小以网筛的形式进行杂交种和父本的分拣的 报道和发明。
发明内容
本发明的目的是通过有性杂交及其合理的选择，将千粒重在35g以上的大粒特性 转导入水稻任何形式的恢复系中，使普通不育系或小粒不育系自身的籽粒与恢复系的籽粒 明显拉开小与大的距离，而不改变杂交稻生产出的稻谷的籽粒大小。如此，可以实行混合播 种父本(恢复系)、母本(不育系)以简化杂交稻制种程序，至少可以在水稻完成异花授粉 后不进行父本的单独割除，减少制种过程中的劳力投入1-2个，从而降低制种成本，减少稻 农购种的成本增加稻农的收益。更为重要的是，在实现了混合收割后才有可能进行杂交稻 制种的机械化生产。本发明是通过下述技术方案实现的发明概述一种简化杂交稻制种程序提高制种生产效率的方法，其按以下步骤操作(1)具有水稻(Oryza sativa)佳华丝CGMCC No. 3461特性的大粒恢复系杂交稻的 育成；(2)大粒恢复系杂交稻与小粒或正常粒型不育系杂交稻的配组制种；(3)混合收割，即即待小粒或正常粒型不育系杂交稻上所结杂交种Fl成熟时，混 合收割杂交种Fl与大粒恢复系籽粒；(4)种子清选与分离，即根据杂交种Fl与恢复系籽粒大小不同进行分离。作为优选，根据本发明所述的方法，其中，所述的大粒恢复系杂交稻的育成采用下 述方法以含大粒基因的杂交稻为供体亲本，与普通恢复系受体亲本杂交，得到杂种Fl'， 种植杂种Fl'，得到F2'世代，在F2'世代分离出部分携带有大粒基因并表现为大粒的个 体，将表现为大粒的个体种植成F3'世代，多数植株表型为大粒，再经5 7个世代的选择 即可稳定获得籽粒大的恢复系，其中所述的含大粒基因的杂交稻为水稻(Oryzasativa)佳 华丝，于2009年11月18日保藏于CGMCC(中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中 心)，保藏编号No. 3461。本发明中，受体亲本的选择，可以是一般的恢复系，佳华丝与一般的恢复系杂交后 种植的杂交一代植株上所结稻谷的籽粒，或与受体亲本相似或大于受体亲本。F2'代会分 离出一定比例的籽粒形状与供体亲本相似的个体，若希望受体亲本的遗传成分大于供体亲 本，可在Fl'代、F2'代的分离群体中选择籽粒大型的单株与受体亲本回交1 2次。其 余的后代稳定性选择和恢复能力的测交过程，与一般的恢复系改良相同。作为优选方案，根据本发明所述的方法，其中，所述的普通恢复系选自明恢63、密 阳46、蜀恢527或绵恢725。作为优选方案，根据本发明所述的方法，其中，所述的大粒恢复系其千粒重为 35g-40g，或比普通恢复系杂交稻的千粒重多45-60%。作为优选方案，根据本发明所述的方法，其中，所述的小粒或正常粒型不育系杂交 稻选自三系不育系、二系不育系或其他类型不育系杂交稻。作为更优选方案，根据本发明所述的方法，其中，所述的三系不育系、二系不育系 或其他类型不育系杂交稻包括不育系中9A、II-32A、广占63S、内香2A、天丰A以及常规品种 /系P13、NPB,携带小粒基因sg的C921小粒不育系。所述的携带小粒基因sg的C921 (千粒重20g，是通过利用水稻(Oryza sativa) ΖΗ-sg (中花11小粒突变体)CGMCC No. 2741，按 本领域通用技术得到的小粒不育系)。作为优选方案，根据本发明所述的方法，其中，所述步骤O)中的小粒或正常粒型 不育系与大粒恢复系杂交稻的生育期相差小于10天时，二者采用先后播种或同期混合播 种、先期移栽恢复系杂交稻稍后直播不育系杂交稻或混合移栽。作为更优选方案，根据本发明所述的方法，其中，所述步骤O)中的小粒或正常粒 型不育系与大粒恢复系杂交稻的生育期相差小于10天时，二者采用同期混合播种、混合移 栽。作为优选方案，根据本发明所述的方法，其中，所述的根据杂交种Fl与恢复系籽 粒大小不同进行分离采用适合的网筛即可。即不育系的杂交种Fl和恢复系自交的种子混 合收割后，根据杂交种Fl与恢复系籽粒大小不同，不育系与恢复系籽粒的分离采用适合的 网筛即可。发明详述本发明提供的水稻(sativa Oryza)佳华丝CGMCC No. 3461，于2009年11月18 日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称CGMCC)。水稻的大粒资 源“佳华丝”是通过复式杂交，经过选择聚合了控制大型籽粒的基因所获得的大粒品系，它 受控于多基因，品系自身对植株高度、分蘖能力、光合功能、小穗育性、生育期等不产生任何 不良的连带影响。由于大粒特性受多基因控制，用“佳华丝”材料改良成恢复系后生产出的 Fl杂交种是与不育系相同的(因为杂交种受母体即不育系的基因型控制)，而用Fl杂交种 生产出的稻谷(F2籽粒)可能会因为大粒型的恢复系而对产量有所贡献。如果父本是千粒 重在35克甚至更大粒重的恢复系，则在杂交种的生产(制种)过程中可以混合播种甚至直 播，至少可以混合收割(父、母本)，尤其是机械化混合收割，收割后的混合种子可以在商品 种子进行清选时通过合适的网筛进行分拣，区分杂交种和父本，其原理是杂交种过网筛清 选时，因普通的不育系(千粒重25克)或小粒的不育系(千粒重不足20克)的种子(母 本上结的杂交种)通过网筛，而千粒重达35克以上的大粒恢复系无法通过网筛。本发明提供的大粒资源“佳华丝”可以通过有性杂交以及合理的选择，将大粒的特 性导入任何不同的材料中。若将大粒特性通过杂交以及回交导入恢复系，可以将杂交稻制 种的操作过程简化从而提高杂交稻的制种效率。本发明的佳华丝主要用于水稻恢复系(R) 的改良，主要应用在杂交种制种的技术环节，而对杂交稻生产不会造成任何不良影响。目前我国的杂交稻主要通过两种技术途径生产杂交种，即利用核-质互作导致花 粉败育的“三系法”或利用环境因子诱导的光温敏核不育的“二系法”。利用三系或二系的 不育系与恢复系杂交(即制种)，生产出来的种子就是Fl种子，稻农就是购买Fl种子进行 种植，生产出来的稻谷(F2籽粒)再由稻米加工部门进行加工，为消费者提供最终的商品大 米。制种生产出来的种子(Fl)，其籽粒大小取决于母本(不育系)，因为Fl种子的大小是 由母本的基因型决定的，将Fl种子播种后再结出来的稻谷，由Fl的杂合基因型决定。由于 本发明的关键资源“佳华丝”是多基因控制的，Fl植株上结出的稻谷籽粒受其父本(恢复 系)影响，其Fl所结籽粒的大小就正常或略微偏大。种子清选是我国目前杂交种生产过后必须的一道工序，目的是清除秸秆、土块、杂 草种子等。有关农作物种子的生产、销售，我国制订了严格的法规，一般杂交稻制种收获后要经过清选，即以网筛的形式(主要形式)取出杂质如秸秆、土块、杂草种子等。本发明只 要在清选机上加一道合适的网筛即可完成杂交种Fl (小粒或正常粒型)和父本(大粒)的 分离。如果用目前的通用型杂交稻种清选机，对籽粒大小不同的种子进行分离就能实现混 合收获父、母本，将极大简化杂交稻制种程序。本发明具有如下有益效果本发明主要应用在杂交稻的杂交种制种技术环节，对杂交稻生产不会造成任何影 响，可实现(1)混合播种利用受单一隐性基因Sg控制的不育系或普通籽粒大小的不育系进 行制种，与稻谷籽粒的千粒重在35克甚至更大粒的、生育期合适的恢复系配组，父本与母 本或先后、或同期混合播种，或先期移栽父本、稍后直播母本。总之可比现在的制种方式简 化、节省劳动力。(2)混合收割在父母本扬花过后无需单独收获父本，而是用收割机进行 混合收割。( 网筛分离收获后混合的父本及杂交种(Fl)在杂交种包装之前的清选工序 中，利用网筛分离千粒重不同即籽粒大小不同的原理，可将不育系上所结的小粒型或普通 粒型杂交种与大粒的恢复系分离出来。此外，如果水稻恢复系利用大粒材料佳华丝进行制种，从国家层面上看，可以节约 大量的制种稻田；从种业公司层面上看，可以减少制种过程中的劳动力投入、简化操作程 序、减少机械混杂的机会，同时还可减少仓储、运输的数量以及成本；从生产使用者层面上 看，可以减少稻农用于购买杂交稻种子的成本。
图1是本发明大粒恢复系佳华丝(千粒重40g，图中左边第1组)；以及目前生产 上较为普遍的恢复系杂交稻粒型，明恢63 (千粒重^5g，图中左起第2组)、密阳46 (千粒重 25g，图中左起第3组)；以及携带小粒基因sg的小粒不育系C921种子(千粒重20g，图中 最右边)O图2-1和图2-2是目前水稻种子繁育收获、脱水后进行种子清选的网筛示意照片， 图2-1为圆孔形网筛、图2-2为长条形网筛。图3是本发明实施例1流程示意图。
具体实施例方式下面结合实施例，更具体地说明本发明的内容。应当理解，本发明的实施并不局 限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。在本发明中，若非特指，所有的设备和原料等均可从市场购得或是本行业常用的。以佳华丝为供体亲本(保藏编号CGMCC No. 3461，保藏日2009年11月18日)，可 与我国目前杂交稻制种中常见的恢复系明恢63 (千粒重沈克)、蜀恢527 (千粒重27克)、 绵恢725 (千粒重观克)、密阳46 (千粒重25g)等杂交进行恢复系大型化的改良，将千粒重 增大至35g以上，得到大粒恢复系。例如，利用明恢63与佳华丝杂交，在F2'世代选择千粒重接近甚至超过佳华丝 的个体，F3'及以后世代继续选择大粒的个体，最后得到的大粒(千粒重为40克甚至更大)恢复系，可与我国目前杂交稻制种中主要的不育系中9A(三系不育系，千粒重沈克)、 II-32A(三系不育系，千粒重观克)、内香2A(三系不育系，千粒重30克)、广占63S (二系 不育系，千粒重观克)等，或含小粒隐性基因sg的小粒不育系C921(千粒重20g)杂交进 行制种。例如，以千粒重为26克的“中9A”与由“明恢63”与佳华丝杂交选育的千粒重在 40克以上的新恢复系进行配组，其制种过程即可利用不育系的沈克千粒重与恢复系40克 的千粒重之间的籽粒大小差异，对混合收割后的种子利用网筛进行分离。上述材料中，水稻(sativa Oryza)佳华丝CGMCC No. ；3461，取自植物，2009年10月 发明人采集于浙江省富阳市中国水稻研究所基地，并于2009年11月18日保藏于CGMCCt^K 稻明恢63，取自植物，由谢华安(联系地址福建省福州市五四北路247号福建省农科院， 邮编350003)提供，由福建省三明市农科所用IR30(母本)与圭630(父本)杂交选育而成。 水稻中9A，取自植物，由张惠廉(联系地址浙江省杭州市体育场路359号，邮编310006)培 育(优I A///优I B/菲改B//L301)并提供，1997年9月采集于浙江省富阳市中国水稻研 究所基地。实施例1(1)大粒恢复系杂交稻的育成下面以明恢63为受体亲本、佳华丝为供体亲本为例，说明本发明的实施方式。1、以佳华丝为供体与普通恢复系明恢63杂交，得到杂种Fl'，其粒型的大小介于 佳华丝与明恢63之间，种植杂种Fl'，得到F2'，当代F2'世代植株上结出的种子千粒重 表现正常，分离出F2'世代种子中部分携带大粒材料佳华丝基因并表现大粒的个体。继续 选择形成F3'株系(或选择大粒的单株与明恢63回交一次)。在F3'株系中选择籽粒大 型的单株与不育系测交，在F3'单株测交是对不育系恢复的基础上，再次从相应的F4'株 系中选择籽粒大型的单株再次测交，然后在F4'单株测交是对不育系恢复的基础上，再次 从相应的F5'株系中选择籽粒大型的单株再测交。重复F4'和F5'的工作。经过5-7个 世代的选择即可获得籽粒大型、对不育系能恢复其生育性能的新恢复系。新恢复系的特征为千粒重为40克，形态如图1中左起第1组所示。(2)大粒恢复系与不育系杂交稻的制种当小粒或正常粒型不育系杂交稻与大粒恢复系杂交稻进行杂交种的生产制种时， 若不育系(生育期较短)与恢复系(生育期较长)的生育期相差10天及以上的，如选择不 育系中9A，仍按目前杂交稻制种的生产方式(先后分别移栽恢复系父本和不育系母本)进 行，父本(恢复系)、母本(不育系)扬花结束后不必对父本实行单独割除，而可以用收割机 混合收割。(3)杂交稻种子的清选与分离收获后的种子仍按目前杂交稻的脱水方式进行，待种子含水量达到规定时，选择 具有附图2-2形式的网筛，根据不育系的籽粒宽度选择合适的网眼并将其安装在种子清选 机上，将已脱水达标的混合种子(不育系上所结的杂种Fl与恢复系自交所结的种子)投入 种子清选机，以分离杂交种Fl和父本(恢复系)，其原理是籽粒小的不育系(Fl)能通过网 眼，而籽粒大的恢复系无法通过网眼而加以分离。实施例2(1)大粒恢复系杂交稻的育成
下面以明恢63为受体亲本、佳华丝为供体亲本为例，说明本发明的实施方式。同实施例1。(2)大粒恢复系与不育系杂交稻的制种当小粒不育系杂交稻与大粒或正常粒型的恢复系杂交稻进行杂交种的生产制种 时，若不育系(生育期较短)与恢复系(生育期较长)的生育期相差在10天以内的，如不育 系中9A，可以采取不育系不催芽、恢复系催芽进行混合播种，或直接混合播种或混合移栽。 父本(恢复系)、母本(不育系)扬花结束后不必对父本实行单独割除，而可以用收割机混 合收割。(3)杂交稻种子的清选与分离收获后的种子仍按目前杂交稻的脱水方式进行，待种子含水量达到规定时，选择 具有附图2-2形式的网筛，根据不育系的籽粒宽度选择合适的网眼并将其安装在种子清选 机上，将已脱水达标的混合种子(不育系上所结的杂种Fl与恢复系自交所结的种子)投入 种子清选机，以分离杂交种Fl和父本(恢复系)，其原理是籽粒小的不育系(Fl)能通过网 眼，而籽粒大的恢复系无法通过网眼而加以分离。
权利要求
1.一种通过恢复系籽粒大型化改良提高杂交稻制种效率的方法，其特征在于，所述的 方法按以下步骤操作(1)具有水稻(Oryzasativa)佳华丝CGMCC No. 3461特性的大粒恢复系杂交稻的育成；(2)大粒恢复系杂交稻与小粒或正常粒型不育系杂交稻的配组制种；(3)混合收割，即待小粒或正常粒型不育系杂交稻上所结杂交种Fl成熟时，混合收割 杂交种Fl与大粒恢复系籽粒；(4)种子清选与分离，即根据杂交种Fl与恢复系籽粒大小不同进行分离。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的大粒恢复系杂交稻的育成采用下述 方法以含大粒基因的杂交稻为供体亲本，与普通恢复系受体亲本杂交，得到杂种Fl ‘，种植 杂种Fl'，得到F2'世代，在F2'世代分离出部分携带有大粒基因并表现为大粒的个体， 将表现为大粒的个体种植成F3'世代，多数植株表型为大粒，再经5 7个世代的选择即 可稳定获得籽粒大的恢复系，其中所述的含大粒基因的杂交稻为水稻(Oryzasativa)佳华 丝，于2009年11月18日保藏于CGMCC，保藏编号No. ；3461。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的普通恢复系选自明恢63、密阳46、蜀 恢527或绵恢725。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的大粒恢复系其千粒重为 35g-40g，或比普通恢复系杂交稻的千粒重多45-60%。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的小粒或正常粒型不育系杂交稻选自 三系不育系、二系不育系或其他类型不育系杂交稻。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的三系不育系、二系不育系或其他类型 不育系杂交稻包括不育系中9A、II-32A、广占63S、内香2A、天丰A以及常规品种/系P13、 NPB，携带小粒基因sg的C921。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的小粒或正常粒型不育系与 大粒恢复系杂交稻的生育期相差小于10天时，二者采用先后播种或同期混合播种、先期移 栽恢复系杂交稻稍后直播不育系杂交稻或混合移栽。
8.如权利要求1或7所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的小粒或正常粒型不育 系与大粒恢复系杂交稻的生育期相差小于10天时，二者采用同期混合播种、混合移栽。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根据杂交种Fl与恢复系籽粒大小不 同进行分离采用适合的网筛即可。
全文摘要
本发明属于植物生命科学领域，公开一种通过恢复系籽粒大型化改良提高杂交稻制种效率的方法，所述方法包括以下几个步骤(1)具有水稻(Oryza sativa)佳华丝CGMCC No.3461特性的大粒恢复系杂交稻的育成；(2)大粒恢复系杂交稻与小粒、正常粒型不育系杂交稻的配组制种；(3)混合收割；(4)种子清选与分离。本发明可节约大量的制种稻田，减少制种过程中的劳动力投入、简化操作程序、减少机械混杂的机会，从而降低制种成本，减少稻农购种的成本，增加稻农的收益。
文档编号A01H1/02GK102124941SQ201010005239
公开日2011年7月20日 申请日期2010年1月14日 优先权日2010年1月14日
发明者倪深, 朱旭东, 王跃星, 陈红旗 申请人:中国水稻研究所