本发明涉及育种技术领域，尤其涉及一种水稻一年多代的育种方法。
背景技术：
水稻是世界主要粮食作物之一，其产量和品质深刻地影响着国际粮食的供应和人民生活水平的提高。水稻是一年生喜温短日性作物，适合在温度较高的低纬度地区或者温度较高的季节生长繁殖。低温使生长发育迟缓，较高的温度使生长发育加快，除温度之外，水稻生育期长短主要还是受光照长短的制约，当水稻具备了一定的营养生长量时，如果处在较短日照的光周期内，发育加快抽穗提前，反之若处在日照较长的光周期内，发育缓慢抽穗延迟，甚至不能抽穗。海南省最南部的几个县市地处北纬18度左右，一年中除4～6月之外，其余季节日照都比较短，尤其是冬季气温也适宜水稻生长，依据水稻喜温、短日性的特点，可以满足水稻正常生长又能快速繁殖的气候条件。培育新的水稻品种是一个把来自不同亲本的有利基因聚合起来，再通过漫长的链锁交换和分离稳定的过程。按现有的水稻杂交育种技术，培育一个新品种，从杂交配组到性状稳定进入测产鉴定圃，一般说来至少需要7～8个世代的促进，而对于一些性状差异较大或亲缘关系较远的杂交后代，则需要更多的世代促进方能趋以稳定，这么漫长的培育过程，尤其是占据我国水稻面积最大的中晚稻，由于具有较强的感光性，一年只能在当地完成一季，即使再去异地气温较高的地方冬繁一季，每年只能完成两季，因此，培育一个稳定的新品系少则4～5年，多则6～7年甚至更长时间。如此漫长的时间大大制约了新品种的培育速度，传统的繁殖技术急需改进。目前，关于作物一年多代繁育技术的研究有少量报道，具体如下：申请号为99100489.2的发明专利授权文献公开了一种一年多代的植物快速育种方法，该方法将离体幼胚直接诱发成苗与缩短发育进程相结合，省去种子后期发育所耗的时间并躲避相应过程中的抑制物积累，增强接受处理的敏感性；幼苗移栽前采用KT处理，移栽后用硝态氮作唯一氮源，并给予可忍受的高温干早和光照处理，控制植物营养体生长，加速发育进程；利用分子标记在幼苗其进行筛选，使快速发育技术与分子标记选择相得益彰。申请号为201310075688.5的发明专利申请文献公开了一种大豆当地一年多代育种方法，具体包括如下步骤：1)大豆开花后18～26天采摘豆荚，干燥处理2～6天；2)取步骤1)干燥处理后的豆荚，取出豆荚中的幼胚，直接放在培养基上使幼胚萌发；所述培养基为MSB+谷氨酰胺400-500mg/L+蔗糖30～50g/L+琼脂6.5g/L，pH＝5.85的固体培养基；3)幼胚萌发后将其移栽到蛭石中，通过浇灌Hoagland营养液，使其成苗并且生长；4)至大豆开花，重复步骤1～3。该方法将大豆幼胚培养在适宜的培养基上，使其直接快速成苗或经过移栽成苗，节省了种子成熟所消耗的时间，缩短大豆植株的发育周期，加快了育种的进程，提高了育种的效率。上述方法均对幼胚进行处理以缩短成苗时间，进而缩短作物全生育期，但上述方法并未考虑实际生产，需在实验室进行，无法应用于大田，更无法大面积推广。
技术实现要素：
本发明提供了一种水稻一年多代育种方法，该方法从作物栽培的角度来解决水稻育种周期过长的问题，缩短了水稻的生育期，使水稻能够一年完成3～5个选种周期，加快了育种进程，该方法利于大面积的推广。水稻一年多代育种方法，包括以下步骤：(1)取水稻种子，破除休眠、催芽后进行直播；(2)待水稻进入扬花期，对母本剪颖去雄、授粉操作；(3)至灌浆成熟期，选取最早成熟的谷种或糙米种作为下一代亲本；(4)按照步骤(1)～(3)重复多代。常规水稻育种或水稻栽培过程中，水稻种子直接浸种催芽，即可进行播种；对水稻进行破除休眠处理，可以缩短水稻萌发时间，缩短整个种子播种前处理的时间。直播作为水稻栽培的一种方式，无需进行本田移栽，避免了水稻幼苗返青所花费的时间，缩短水稻全生育期10～15天。杂交水稻育种中，水稻进入扬花期后，母本需进行去雄，而去雄的方式多种多样，例如：温水、温气杀雄，剪颖去雄，化学杀雄等。本发明所述的剪颖去雄为选用已有少量开花的稻穗，取中上部支梗的顶端颖花和基部颖花(即第二天将会开花的优势颖花)，于开花闭颖2小时后，剪颖去雄、套袋。剪颖时，剪去颖壳上部的1/3，将露出的雄蕊剪去，保留雌蕊。剪颖后进行授粉。由于采用剪颖去雄的方式，颖壳不完整，造成籽粒的灌浆进程加快，即提前成熟，一般情况下可缩短10～15天的生育期。水稻亲本生育期的长短对实现一年多代育种具有重要作用，在水稻亲本生育期短的情况下再配合上述方法，可以进一步缩短育种进程。作为优选，采用具感光性且全生育期为70～100天的水稻品种。该水稻品种既可采用粳稻，也可采用籼稻；可采用东亚地区中、晚粳稻品种，也可采用中国南方早籼稻。水稻产量与水稻生育期的长短有一定影响，但仍存在生育期短且产量高的水稻品种，以生育期短的亲本筛选生育期短且产量高的水稻品种，不仅能够实现一年多代的培育，还能够满足水稻品比中对产量的要求。作为优选，水稻品种为嘉991、单测56、嘉33、嘉0664以及嘉64。例如：以嘉991为母本、单测56为父本进行杂交、筛选后获得的水稻品种比嘉991高产，产量增幅大。优选地，所述水稻亲本的组合为嘉991与单测56、嘉33与嘉0664、嘉64与嘉33。种子破除休眠的方法有多种，例如：预先冷冻处理、赤霉素处理和双氧水处理等，上述方法的着重点在于提高种子的发芽势和发芽率，对于快速打破种子休眠、加快种子发芽方面，采用硝酸溶液的效果最佳，故，作为优选，所述破除休眠的方法为用硝酸水溶液浸种。更优选，浸种时间为58～60小时。直播过程中，植株间的种植密度对水稻生长、产量以及生育期长短都有影响。种植密度过密使得植株单位面积的分蘖数增加，引起倒伏和疾病，并会延缓水稻的成熟，进而延长水稻生育期。作为优选，水稻直播时的行株距为8cm×8cm。杂交育种过程中，只有保证母本、父本的同步培育，才能最大化的实现一年多代育种；母本剪颖去雄过程会缩短其灌浆期，故，父本也应进行剪颖。故，步骤(2)中，通过调节播期，保证父本与母本同时进入扬花期，对父本剪颖。待水稻进入灌浆后期，水稻各分蘖上的籽粒开始成熟，但成熟时间不同，且成熟时间间隔差距较大，选择成熟最早的一部分谷种或糙米种进行后续种子处理，然后直接播种，可以缩短时间。由于扬花期期间，水稻颖壳被剪，造成籽粒成熟时部分籽粒谷壳脱落，形成糙米。糙米更易破除休眠和快速催芽，花费时间更短。然而，从水稻成熟后进行脱粒开始，到谷种或糙米种预处理，再到播种，期间需要花费额外的时间，易造成两代水稻种植期间出现空挡时间，如能够缩短该空挡时间，也能够缩短水稻种植全周期的时间。作为优选，步骤(3)中，选取最早成熟的稻穗作为下一代的亲本。直接取稻穗进行干燥，可使支梗变脆，在后续的破除休眠和催芽过程中，可以直接脱落，省去了脱粒的过程。摘穗过程中，部分糙米会从稻壳中脱落下来，可将其与谷种一同进行破除休眠和催芽，并进行直播。作为优选，所述水稻种子的含水量小于≤13％，催芽至种子破胸率不低于80％时进行直播。实现一年多代育种中，选择适宜的育种地点，即选择高温、短日照地区，对于感光性水稻可明显缩短其全生育期。在中国，海南是作物育种的最佳选择之地，根据海南的气候特点，选择适合的播期，可以进一步的配合本发明方法，以缩短育种周期。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明采用直播栽培、剪颖去雄、糙米催芽播种，硝酸溶液浸种快速打破种子休眠、加速种子萌发的育种栽培方式，缩短了水稻的全生育期，进而缩短育种进程，实现水稻一年多代育种，解决了现有技术中育种周期长的问题。具体实施方式下面结合具体实施方式对本发明作进一步的阐述和说明。下列实施例水稻育种方式中未做详细说明的均为常规技术手段。实施例1一年五代繁育一、实验地点：嘉兴市农科院本部试验田和海南陵水县椰林镇南岭育种基地二、实验材料：光身晚粳稻嘉64(母本)、早熟晚粳非光叶品种嘉33(父本)三、播期：第一季：2009年5月25日播种(第一季在嘉兴，其余在海南)；第二季：2009年9月22日播种；第三季：2009年11月26日播种；第四季：2010年2月23日播种；第五季：2010年5月上旬日播种。四、育种方法(1)取水稻亲本种子，置于硝酸水溶液中浸种58小时，彻底消除种子休眠，采用清水淋洗3～5次后，放入30℃的恒温箱中催芽，至80％的种子破胸后，进行直播。硝酸水溶液的制备方法为：用量筒量取，按1000mL清水加3.5mL、36％分析纯浓硝酸原液的比例配制。直播方法为：取播种用的小样本材料，按秧板宽110cm、沟宽30cm的规格划线做畦平整秧板，把秧板一分为二，按50cm划出播种区，每份材料按8×8cm规格的行株距实行点播50粒，要求行株距均匀。水稻三叶期时，进行灌水、重施肥料促水稻早发。大群体直播的材料在分蘖开始前进行删密间苗，保证分离世代的每个单株独立生长，便于单株选择和检测。高温短日性较强的中粳或晚粳，特别是秋、春气温较高季节加代、发育良好的个体，5～6叶期就能开始幼穗分化，40多天开始抽穗，宜在分蘖期追施一次肥料，之后不再施肥，以保健壮、早熟，抽穗整齐不倒伏。(2)待水稻进入扬花期，进行杂交操作，对母本剪颖去雄，授粉操作；剪颖去雄和授粉的具体过程为：水稻进入扬花期，待出现少量开花的稻穗后，取中上部支梗的顶端颖花和基部颖花30粒，用剪刀将选好的母本穗子先进行整穗，然后，将已开花和2～3天内不会开花的颖花用小剪刀剪去，仅留成熟的但尚未开放的颖花，再将颖壳上端1/3-1/4剪掉，然后用镊子夹除雄蕊。为保证母本与父本生育期一致，采用上述方法对父本进行剪颖去雄。(3)至灌浆成熟期，选取最早成熟的稻穗(即第二代种子)，不进行脱粒，直接置于50℃的电热干燥箱中快速干燥24小时至种子含水量小于等于13％，再将其置于硝酸水溶液(配制方法同上)中浸种60小时，打破种子休眠，清水淋洗后，30℃恒温催芽，至80％种子破胸后，进行播种。由于扬花期时，颖壳会被剪去一部分，所以，在稻穗干燥、破除休眠、催芽的过程中，部分籽粒会从颖壳中脱落，即为糙米。糙米与未脱落的谷种的处理方法相同。(4)按照步骤(1)～(3)重复多代。表1光身稻嘉64近等系建立流程说明：P1是早熟晚粳光身稻嘉64，P2是早熟晚粳非光叶品种嘉33，已经通过江苏、浙江和上海审定。该试验成功实现了一年连续5季的繁育工作。表1是光身晚粳稻嘉64光叶基因近等系快速建立的过程，自2009年9月1日利用嘉兴单晚种植的F1(光身稻嘉64与高产推广品种嘉33杂交)，继续与嘉33回交，9月22日在海南省陵水县椰林镇南门岭育种基地播种B1F1至2010年4月20日的213天内连续快速繁育3代，平均1代71天，第4代已于4/23连同P2继续播种加代，进入夏秋季水稻的生育期还会缩短更多，以上述的繁育方法，一年可望完成5～6季。实施例2一年四代繁育一、实验地点：嘉兴市农科院本部试验田和海南陵水县椰林镇南岭育种基地二、实验材料：光身晚粳稻嘉0664(父本)、早熟晚粳品种嘉33(母本)三、播期：第一季：2006年10月初海南播种；第二季：2006年12月30日海南播种；第三季：2007年3月20日海南播种；第四季：2007年6月10日嘉兴播种。四、育种方法(1)取水稻亲本种子，置于硝酸水溶液中浸种60小时，彻底消除种子休眠，采用清水淋洗3～5次后，放入30℃的恒温箱中催芽，至80％的种子破胸后，进行直播。硝酸水溶液的制备方法为：用量筒量取，按1000mL清水加2.5mL、质量分数为36％分析纯浓硝酸原液的比例配制。直播方法为：取播种用的小样本材料，按秧板宽180cm、沟宽35cm的规格划线做畦平整秧板，把秧板一分为二，每50cm划出播种区，按8×8cm规格的行株距实行点播50粒并进行稀播栽培。水稻三叶期时，进行灌水、重施肥料促水稻早发。大群体直播的材料在分蘖开始前进行删密间苗，保证分离世代的每个单株独立生长，便于单株选择和检测。高温短日性较强的中粳或晚粳，特别是秋、春气温较高季节加代、发育良好的个体，5～6叶期就能开始幼穗分化，40多天开始抽穗，宜在分蘖期追施一次肥料，之后不再施肥，以保健壮、早熟，抽穗整齐不倒伏。(2)待水稻进入扬花期，进行杂交操作，对母本剪颖去雄，授粉操作；剪颖去雄和授粉的具体过程为：水稻进入扬花期，待出现少量开花的稻穗后，取中上部支梗的顶端颖花和基部颖花25粒，用剪刀将选好的母本穗子先进行整穗，然后，将已开花和2～3天内不会开花的颖花用小剪刀剪去，仅留成熟的但尚未开放的颖花，再将颖壳上端1/3-1/4剪掉，然后用镊子夹除雄蕊。为保证母本与父本生育期一致，采用上述方法对父本进行剪颖去雄。(3)至灌浆成熟期，选取最早成熟的稻穗(即第二代种子)，不进行脱粒，直接置于50℃的电热干燥箱中快速干燥24小时至种子含水量小于等于13％，再将其置于硝酸水溶液(配制方法同上)中浸种60小时，打破种子休眠，清水淋洗后，30℃恒温催芽，至80％种子破胸后，进行播种。由于扬花期时，颖壳会被剪去一部分，所以，在稻穗干燥、破除休眠、催芽的过程中，部分籽粒会从颖壳中脱落，即为糙米。糙米与未脱落的谷种的处理方法相同。(4)按照步骤(1)～(3)重复多代。该试验成功实现了一年4代的繁育工作。嘉兴2006年9月初嘉33与嘉0664杂交；2006年10月初琼F1直播加代；2006年12月30日琼F2直播加代，选择200个单穗；2007年3月20日琼F3穗行播继续加代，同年6月10日嘉兴F4假单季直播栽培，如此可实现一年四代的繁育。实施例3一年三代繁育一、实验地点：嘉兴市农科院本部试验田和海南陵水县椰林镇南岭育种基地二、实验材料：优质晚粳稻品种嘉991(母本)，矮秆大穗高产晚粳品系单测56(父本)三、播期：1999年秋嘉兴杂交，1999年10月海南F1播种，1999年12月海南F2播种，2000年5月嘉兴F3播种，2000年10月海南F4播种，2000年12月海南F5播种，2001年5月嘉兴F6播种，基本定型。四、育种方法(1)取水稻亲本种子，置于硝酸水溶液中浸种58小时，彻底消除种子休眠，采用清水淋洗3～5次后，放入30℃的恒温箱中催芽，至80％的种子破胸后，进行直播。硝酸水溶液的制备方法为：用量筒量取，按1000mL清水加3.5mL、36％分析纯浓硝酸原液的比例配制。直播方法为：取播种用的小样本材料，按秧板宽110cm、沟宽30cm的规格划线做畦平整秧板，把秧板一分为二，按50cm划出播种区，每份材料按8×8cm规格的行株距实行点播50粒，要求行株距均匀。水稻三叶期时，进行灌水、重施肥料促水稻早发。大群体直播的材料在分蘖开始前进行删密间苗，保证分离世代的每个单株独立生长，便于单株选择和检测。高温短日性较强的中粳或晚粳，特别是秋、春气温较高季节加代、发育良好的个体，5～6叶期就能开始幼穗分化，40多天开始抽穗，宜在分蘖期追施一次肥料，之后不再施肥，以保健壮、早熟，抽穗整齐不倒伏。(2)待水稻进入扬花期，进行杂交操作，对母本剪颖去雄，授粉操作；剪颖去雄和授粉的具体过程为：水稻进入扬花期，待出现少量开花的稻穗后，取中上部支梗的顶端颖花和基部颖花30粒，用剪刀将选好的母本穗子先进行整穗，然后，将已开花和2～3天内不会开花的颖花用小剪刀剪去，仅留成熟的但尚未开放的颖花，再将颖壳上端1/3-1/4剪掉，然后用镊子夹除雄蕊。为保证母本与父本生育期一致，采用上述方法对父本进行剪颖去雄。(3)至灌浆成熟期，选取最早成熟的稻穗(即第二代种子)，不进行脱粒，直接置于50℃的电热干燥箱中快速干燥24小时至种子含水量小于等于13％，再将其置于硝酸水溶液(配制方法同上)中浸种60小时，打破种子休眠，清水淋洗后，30℃恒温催芽，至80％种子破胸后，进行播种。由于扬花期时，颖壳会被剪去一部分，所以，在稻穗干燥、破除休眠、催芽的过程中，部分籽粒会从颖壳中脱落，即为糙米。糙米与未脱落的谷种的处理方法相同。该试验成功实现了一年3代的繁育工作。1999年秋嘉兴嘉991与单测56杂交，1999年10月海南F1直播播种，1999年12月海南F2加代，2000年5月嘉兴F3加代，抗性、品质筛选，2000年10月海南F4加代，抗性、品质、耐低温筛选，2000年12月海南F5加代抗性、品质筛选，2001年5月嘉兴F6代基本定型，如此可实现一年3代的繁育。