一种多倍体两系杂交稻选育的方法与流程

本发明涉及一种多倍体两系杂交稻选育方法，属于现代农业的作物新品种选育技术领域。

背景技术：

杂种优势是生物界普遍存在的现象。上世纪70年代以袁隆平为代表的科学家完成的水稻三系(雄性不育系、雄性不育保持系和雄性不育恢复系)杂交形成的三系杂交水稻被称为第二次绿色革命，为中国水稻生产起了重大推动作用。此后，石明松(1983)发现的湖北光敏感核不育系及其两系恢复系把水稻杂种优势利用提高到一个新高度。但是，目前全世界种植的水稻是二倍体，即指它的细胞内仅含有二套染色体，为2n＝2X＝24。在经历高秆品种向矮秆品种转变的第一次绿色革命，以及由常规稻品种向杂交稻品种转变的第二次绿色革命，获得大幅度增产的几十年后，水稻产量自上世纪80年代中期以来的较长时间处于高产平缓的徘徊期。不同年代选育品种间增产幅度不超过5％，难以满足在2050年时增产50％而缓解世界粮食危机的要求。为此，蔡得田、袁隆平等(2001)从进化生物学角度提出“利用远缘杂交和多倍体双重优势选育超级稻”的新战略。经历20年研究，确定了多倍体水稻亚种间、种间、基因组间杂种优势利用三步战略，把解决多倍体水稻育种结实率低的瓶颈问题作为重中之重来解决。发明了利用组织培养和秋水仙素处理相结合高效率诱导形成多倍体水稻的专利技术和选育出“多倍体减数分裂稳定性PMeS(PMeS多倍体减数分裂稳定性的英文缩写)”高结实品系，突破了多倍体水稻结实率低的瓶颈问题，从而带来多倍体水稻育种的快速发展。大批多倍体水稻材料已经构成，一批多倍体水稻常规品系正进入品种区试阶段。而充分利用多倍体杂种优势，选育多倍体水稻不育系、多倍体水稻恢复系和配制多倍体杂种，将水稻生产推向新阶段，对于保障世界粮食安全将具有极其重要的作用。如像小麦、棉花、油菜那样经由二倍体野生种进化到栽培的四倍体或六倍体种，其产量成倍增加那样，培育具有四套或六套染色体的多倍体水稻将具有增产50％的潜力，可以从根本上缓解世界粮食危机。

本发明是利用多倍体的茎秆粗壮、花器变大、穗大粒大、花粉量大、花粉粒大、结实率高等强大杂种优势，结合现有的二倍体杂种优势转换成多倍体“两系”杂交稻杂种优势,开辟了水稻育种的新途径。研究多倍体水稻两系不育系和恢复系，进行杂交配组，形成细胞内含有染色体为4X＝48的四倍体不育系、恢复系和杂交稻品系。既能克服籼粳亚种杂交的不亲和性，又具有较远缘杂交和多倍体双重优势的更大增产潜力和抗性优势，对于解决世界粮食危机具有重大意义。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种多倍体两系杂交稻的选育方法，利用多倍体的茎秆粗壮、花器变大、穗大粒大、花粉量大、花粉粒大、结实率高等强大杂种优势，结合现有的二倍体杂种优势转换成多倍体“两系”杂交稻杂种优势。

本发明是这样实现的。一种多倍体两系杂交稻的选育方法，它包括：

a、确定具有PMeS基因特点的四倍体水稻光(温)敏雄性核不育系和具有PMeS(多倍体减数分裂稳定性的英文缩写)基因特点的四倍体水稻两系恢复系。如采用含有PMeS基因的多倍体水稻雄性核不育系PS001、PS002……..PS068等68个品系为配制两系多倍体杂种组合的不育系；含有PMeS基因的多倍体水稻两系恢复系PR005、PR001、PR002……PR098等98个多倍体两系杂交稻的恢复系；

b、确定采用籼不育/粳恢复或粳不育/籼恢复杂种的组合方式，将籼型不育系与粳型恢复系或者粳型不育系与籼型恢复系杂交配组；

c、分别对PS001～PS068等不同四倍体水稻两系不育系进行生育期、形态性状、开花习性、不育与转育特点、异配性和配制组合杂种优势检测；

d、分别对PR001～PR089等不同四倍体两系恢复系进行生育期、形态特征、开花习性、花药特点、异配性和组合杂交优势检测分析；

e、采用PS001～PS068不同四倍体水稻两系不育系与PR001～PR089等两系恢复系配制成不同组合四倍体水稻杂种--PSR001～PSR165；

f、将配制成四倍体水稻杂种不同组合进行品系比较，从生育期、形态特征、抗性及开花习性、结实率与四倍体水稻恢复系和对照二倍体杂种进行比较；

g、挑选出形态特征优良，生育期合适、抗性较强、结实率在80％以上，比四倍体水稻恢复系和对照二倍体杂种增产3％以上的稳定四倍体杂种组合，确定为多倍体两系杂交稻组合，命名为PSRxxx。

本发明具有明显的优点。它利用了多倍体水稻强大杂种优势，利用PMeS基因品系解决多倍体水稻结实率低的瓶颈问题而选育的多倍体不育系和恢复系，将现有的二倍体杂种优势转换成多倍体“两系”杂交稻杂种优势,选育出穗大粒大产量高的多倍体两系杂交稻新品种。

附图说明

图1多倍体杂交稻及其亲本，

其中左：不育系(母本)；中：多倍体杂交稻；右：恢复系(父本)；

图2多倍体杂交稻制种

具体实施方式

下面以实施例对本发明作进一步说明，

实施例多倍体两系杂交稻PSR015的选育过程

a、确定具有PMeS基因特点的四倍体水稻光(温)敏雄性核不育系和具有PMeS基因特点的四倍体水稻两系恢复系。采用含有PMeS基因的多倍体水稻雄性核不育系PS001为配制两系多倍体杂种组合的不育系，含有PMeS基因的多倍体水稻两系恢复系PR005为多倍体两系杂交稻的恢复系；

b、确定采用籼不育/粳恢复杂种组合方式，将籼型不育系PS001与粳型恢复系PR005杂交配组；

c、对PS001四倍体水稻两系不育系进行生育期，形态性状，开花习性，不育与转育特点，异配性和配制组合杂种优势检测；

d、对PR005四倍体两系恢复系进行生育期、形态特征、开花习性、花药特点、异配性和组合杂交优势检测分析；

e、采用PS001四倍体水稻两系不育系与PR005两系恢复系配制成的组合杂种--PSR015；

f、将配制成四倍体水稻杂种进行品系比较，从生育期、形态特征、抗性及开花习性、结实率与四倍体水稻恢复系和对照二倍体杂种进行比较；

g、选育出PS001×PR005的杂交组合，其整齐一致、形态特征优良，生育期合适(在武汉正季播种，全生育期135-138天)、抗性较强、结实率在80％以上，比四倍体水稻恢复系和对照二倍体杂种增产5.2％以上的稳定四倍体杂种组合，确定为多倍体两系杂交稻组合，初命名为PSR015。