一种三系杂交水稻组合的培育方法与流程

文档序号:11070793阅读:996来源:国知局
本发明属于杂交水稻育种
技术领域
,尤其涉及一种培育三系杂交水稻组合的方法。
背景技术
:20世纪70年代以来,通过水稻种间远缘杂交和核置换方法选育了多种不同来源的水稻胞质雄性(CMS)不育系。目前,生产上应用的不同来源水稻胞质雄性不育系,根据其恢、保关系总体可以分为野败型(WA-CMS)、包台型(BT-CMS)和红莲型(HL-CMS)等3种主要的雄性不育细胞质类型。培育与现有野败型(WA-CMS)、包台型(BT-CMS)和红莲型(HL-CMS)等3种主要雄性不育细胞质类型恢、保关系不同的新型细胞质源的胞质雄性不育系及其杂交水稻组合,促进杂交水稻胞质多样性,避免杂交水稻由于长期推广单一细胞质源产生潜在风险,是杂交水稻育种者所关注的热点领域之一。目前,如何避免杂交水稻由于长期推广单一细胞质源产生的潜在风险是一直以来困扰着人们的一大难题。同时,镉(Cd)是我国污染农田最普遍的重金属之一,重度镉污染不仅影响水稻生长发育导致产量下降,更重要的是镉会在水稻植株、籽粒内积累,通过食物链进入人体,在体内形成镉硫蛋白,通过血液到达全身,并有选择性地蓄积于肾、肝,使之发生病变,造成贫血、高血压、神经痛、骨质松软、肾炎和分泌失调等病症。而据农业部统计,我国已有超10%的耕地受镉污染(大于0.3mg/Kg),运用工程技术措施或者农业栽培技术措施来消除和减轻土壤重金属污染,虽然可以降低稻米中的镉含量,但耗资巨大,并不能从根本上解决镉污染土壤带来的粮食安全问题,而且处理不当易引起二次污染。因此选育镉低积累品种是目前控制水稻镉积累的重要途径。技术实现要素:本发明的目的是提供一种三系杂交水稻组合的培育方法,改方法培育的三系杂交水稻组合对镉的低积累特性明显。为实现上述发明目的,本发明所采用的技术方案是:一种三系杂交水稻组合的培育方法,包括以下步骤:步骤一,以“东野型”胞质雄性不育系为母本,以“东野型”胞质雄性不育恢复系为父本,进行广泛测交配组,获得“东野型”三系杂交水稻测交组合;步骤二,对获得的“东野型”三系杂交水稻测交组合进行优势比较试验,从中筛选“东野型”三系杂交水稻强优势组合;具体实现方法为:对不同季别三系杂交水稻测交组合,连同相对应的对照品种,分别正季种植,不设重复,从中筛选较相应对照品种增产5%以上、镉含量低于0.1mg/kg的作为“东野型”三系杂交水稻强优势组合:步骤三,对筛选出的“东野型”三系杂交水稻强优势组合进行多点比较试验,筛选“东野型”三系杂交水稻苗头组合;具体实现方法为:将“东野型”强优势组合按不同季别、不同熟组,连同相应的对照品种,在不同的地点,正季种植,采用随机区组设计,三次重复,从中筛选较相应对照品种增产5%以上、镉含量低于0.1mg/kg、抗性与相应对照品种相当的“东野型”三系杂交水稻组合作为苗头组合;所述培育和筛选过程中,进行精准施肥控制,具体包括土壤检测、计算施肥、土壤监测和计算补肥,且在土壤中加入重金属镉使土壤中镉元素含量达到3mg/kg。优选的:所述计算和监测过程均通过施肥控制系统完成,所述施肥控制系统包括控制中心,所述控制中心分别与探测组、信息输入单元、打印机和警示灯连接;所述探测组包括土壤水分传感器、盐分传感器和pH探头,所述信息输入单元包括键盘和USB接口,所述警示灯包括水分警示灯、盐分警示灯和酸度警示灯。优选的:所述精准施肥控制具体步骤如下:1)土壤检测:对种植水稻的土壤养分进行检测,然后将检测结果、水稻需肥特性和种植时间通过所述信息输入单元输入施肥控制系统,经系统计算打印出水稻的生长周期内的氮、磷、钾肥总量;2)计算施肥:分三次施肥,按照计算出的氮肥总量的40~45%、磷肥总量的85~90%和钾肥总量的65~68%施加基肥,基肥中以CdCl2·2.5H2O形态加入重金属镉,控制加入量使镉元素含量3mg/kg;分蘖期按照计算出的氮肥总量的32~34%、磷肥总量的10~15%和钾肥总量的27~30%施加追肥;幼穗分化期按照计算出的氮肥总量的22~26%和钾肥总量的2~8%施加穗肥;3)土壤监测:通过所述施肥控制系统的探测组对土壤的基本情况进行监测,一旦土壤中的水分、盐分或酸度超出控制中心设定的限定值,则控制中心联系相应警示灯发出警示;4)计算补肥:所述施肥控制中心根据施肥前后土壤中的水分、盐分及酸度变化判断水稻营养情况,在水稻需要追加营养时计算出相应追加量并打印出来,然后根据计算出的追加量进行补肥。优选的:所述的控制中心采用DSP芯片;所述的土壤水分传感器采用Decagon的5TE。本发明具有以下有益效果:本发明针对特定优势品系,在实验土壤中加入特定参数的金属镉元素,筛选低积累重金属镉的水稻植株,有效降低品种在的镉金属残留,提升食品安全性。同时本发明通过不断培育具有新型雄性不育细胞质源的胞质雄性不育系及其恢复系,培育新质源的三系杂交水稻组合,是培育“东野型”“三系”杂交水稻的通用方法,有效地解决了杂交水稻由于长期推广单一细胞质源产生的潜在风险的问题,重复性好,结果可靠,具有较强的推广与应用价值。并通过对土壤进行检测,利用其检测结果并结合水稻的需肥特性能够计算出合理的施肥量,进行准确施肥,这样不仅减少了过多的肥料对环境的污染和破坏,还大大提高了肥料的利用率,降低生产成本,增加了农民收入。此外,在水稻成长过程中对土壤进行监测,能够避免不适宜的环境因素导致水稻减产。当土壤中缺水、缺肥或酸度不适宜时,警示灯会提醒人们及时地补水、补肥或者添加一定的草木灰或有机肥以改善水稻的生长环境。附图说明图1为本发明中施肥控制系统的电路原理图;图2为探测组的电路原理图。具体实施方式本发明提供的一种三系杂交水稻组合的培育方法中,所述的计算和监测过程均通过施肥控制系统完成。如图1所示,所述施肥控制系统包括控制中心,所述控制中心分别与探测组、信息输入单元、打印机和警示灯连接。所述的控制中心可以采用单片机,以实现其录入数据并进行运算的功能,更好的是,所述的控制中心采用DSP芯片。如图2所示,所述探测组包括土壤水分传感器、盐分传感器和pH探头,所述的土壤水分传感器采用Decagon的5TE,可以同时测定土壤的水分含量、电导率和温度,获得更全面的信息。探测组对土壤的基本情况进行监测,以便在出现不利于水稻生长的环境时及时作出提醒。所述信息输入单元包括键盘和USB接口,操作人员可以通过键盘或USB接口将相关信息,如土壤的基本情况、水稻的生长特性等输入控制中心,使控制中心计算出所需施肥量,做到因地制宜。所述警示灯包括水分警示灯、盐分警示灯和酸度警示灯,一旦土壤中的水分、盐分或酸度超出控制中心设定的限定值,相应的警示灯就会提醒人们采取措施。下面具体提供几组不同实施例,以使本领域技术人员更加清楚本发明的技术方案和效果。实施例一步骤一,以“东野型”胞质雄性不育系为母本,以“东野型”胞质雄性不育恢复系为父本,进行广泛测交配组,获得“东野型”三系杂交水稻测交组合;步骤二,对获得的“东野型”三系杂交水稻测交组合进行优势比较试验,从中筛选“东野型”三系杂交水稻强优势组合;具体实现方法为:对不同季别三系杂交水稻测交组合,连同相对应的对照品种,分别正季种植,不设重复,从中筛选较相应对照品种增产5%以上、镉含量低于0.1mg/kg的作为“东野型”三系杂交水稻强优势组合:步骤三,对筛选出的“东野型”三系杂交水稻强优势组合进行多点比较试验,筛选“东野型”三系杂交水稻苗头组合;具体实现方法为:将“东野型”强优势组合按不同季别、不同熟组,连同相应的对照品种,在不同的地点,正季种植,采用随机区组设计,三次重复,从中筛选较相应对照品种增产5%以上、镉含量低于0.1mg/kg、抗性与相应对照品种相当的“东野型”三系杂交水稻组合作为苗头组合;所述培育和筛选过程中,进行精准施肥控制,具体包括土壤检测、计算施肥、土壤监测和计算补肥,且在土壤中加入重金属镉使土壤中镉元素含量达到3mg/kg。所述通过施肥控制系统的精准施肥控制具体步骤如下:1)土壤检测:对种植水稻的土壤养分进行检测,检测结果如表1所示:表1土壤养分检测结果(一)养分有机质(%)速效氮(mg/kg)速效磷(mg/kg)速效钾(mg/kg)pH值含量2.5613816755.8然后将检测结果、水稻需肥特性和种植时间通过所述信息输入单元输入施肥控制系统,经系统计算打印出水稻的生长周期内的氮、磷、钾肥总量;2)计算施肥:分三次施肥,按照计算出的氮肥总量的42%、磷肥总量的87%和钾肥总量的68%施加基肥,基肥中以CdCl2·2.5H2O形态加入重金属镉,控制加入量使镉元素含量3mg/kg;分蘖期按照计算出的氮肥总量的33%、磷肥总量的13%和钾肥总量的28%施加追肥;幼穗分化期按照计算出的氮肥总量的25%和钾肥总量的4%施加穗肥;3)土壤监测:通过所述施肥控制系统的探测组对土壤的基本情况进行监测,一旦土壤中的水分、盐分或酸度超出控制中心设定的限定值,则控制中心联系相应警示灯发出警示;4)计算补肥:所述施肥控制中心根据施肥前后土壤中的水分、盐分及酸度变化判断水稻营养情况,在水稻需要追加营养时计算出相应追加量并打印出来,然后根据计算出的追加量进行补肥。水稻收割后,再次对土壤养分进行检测,检测结果如表2所示:表2土壤养分检测结果(二)养分有机质(%)速效氮(mg/kg)速效磷(mg/kg)速效钾(mg/kg)pH值含量2.3211518826.0由上表可见,本发明提供的施肥方法并未对土壤造成污染和破坏。实施例二步骤一,以“东野型”胞质雄性不育系为母本,以“东野型”胞质雄性不育恢复系为父本,进行广泛测交配组,获得“东野型”三系杂交水稻测交组合;步骤二,对获得的“东野型”三系杂交水稻测交组合进行优势比较试验,从中筛选“东野型”三系杂交水稻强优势组合;具体实现方法为:对不同季别三系杂交水稻测交组合,连同相对应的对照品种,分别正季种植,不设重复,从中筛选较相应对照品种增产5%以上、镉含量低于0.1mg/kg的作为“东野型”三系杂交水稻强优势组合:步骤三,对筛选出的“东野型”三系杂交水稻强优势组合进行多点比较试验,筛选“东野型”三系杂交水稻苗头组合;具体实现方法为:将“东野型”强优势组合按不同季别、不同熟组,连同相应的对照品种,在不同的地点,正季种植,采用随机区组设计,三次重复,从中筛选较相应对照品种增产5%以上、镉含量低于0.1mg/kg、抗性与相应对照品种相当的“东野型”三系杂交水稻组合作为苗头组合;所述培育和筛选过程中,进行精准施肥控制,具体包括土壤检测、计算施肥、土壤监测和计算补肥,且在土壤中加入重金属镉使土壤中镉元素含量达到3mg/kg。所述通过施肥控制系统的精准施肥控制具体步骤如下:1)土壤检测:对种植水稻的土壤养分进行检测,检测结果如表3所示:表3土壤养分检测结果(三)养分有机质(%)速效氮(mg/kg)速效磷(mg/kg)速效钾(mg/kg)pH值含量1.859211636.2然后将检测结果、水稻需肥特性和种植时间通过所述信息输入单元输入施肥控制系统,经系统计算打印出水稻的生长周期内的氮、磷、钾肥总量;2)计算施肥:分三次施肥,按照计算出的氮肥总量的45%、磷肥总量的90%和钾肥总量的68%施加基肥,基肥中以CdCl2·2.5H2O形态加入重金属镉,控制加入量使镉元素含量3mg/kg;分蘖期按照计算出的氮肥总量的32%、磷肥总量的10%和钾肥总量的27%施加追肥;幼穗分化期按照计算出的氮肥总量的23%和钾肥总量的5%施加穗肥;3)土壤监测:通过所述施肥控制系统的探测组对土壤的基本情况进行监测,一旦土壤中的水分、盐分或酸度超出控制中心设定的限定值,则控制中心联系相应警示灯发出警示;4)计算补肥:所述施肥控制中心根据施肥前后土壤中的水分、盐分及酸度变化判断水稻营养情况,在水稻需要追加营养时计算出相应追加量并打印出来,然后根据计算出的追加量进行补肥。水稻收割后,再次对土壤养分进行检测,检测结果如表4所示:表4土壤养分检测结果(四)由上表可见,本发明提供的施肥方法并未对土壤造成污染和破坏。对比例一现按照专利CN201510443072公开的技术方案选育低镉常规晚稻品种的方法选育低镉常规晚稻品种创11号:1)南以巴西U2为母本,以农香18为父本杂交,后4代自交选育定向选择,得到F5代的一株优良单株株1。2)以湘晚籼12号为母本,以株1为父本杂交收杂交种子24粒;经定向选育至F9代,得到20个定型的稳定株系,分别编号为创1号、创2号……创20号。3)选定对照品种:选用湘晚籼12号作为大田鉴定对照品种。4)将步骤2)所配成的稳定株与对照品种分别在土壤镉污染程度为轻、中、重的三块大田上进行大田种植(所述土壤镉污染程度为轻、中、重分别是指土壤总镉含量为<0.2mg/kg、0.2~0.6mg/kg、0.6~1.0mg/kg),筛选在三块大田中所收糙米的镉含量均在湘晚籼12号以下株系(创2号、创5号、创11号、创12号、创18号)作为初步的当选株系。5)将步骤4)所选的当选株系分别在土壤镉污染程度为轻、中、重的花盆中进行盆栽种植,以湘晚籼12号作为对照,筛选在三种土壤镉污染程度的花盆中所收糙米的镉含量均在湘晚籼12号以下的当选株系,得到所育的低镉常规晚稻品种创11号。对比实验为了验证本发明所选育的水稻的健康安全性和低镉稳定性,将上述实施例一、二的苗头组合、对比例一和粳型常规水稻中作9936、籼型常规水稻嘉育948的五个品种作为实验对象,将每个品种均分为1、2、3三份,第1份种植于镉含量低于0.5mg/kg的土壤中,第2份种植于镉含量在0.5~3mg/kg之间的土壤,第3份种植于镉含量高于3mg/kg的土壤中,使各个品种的第1份水稻种植于相同镉含量的土壤中,第2份、第3份亦然,且三种土壤除镉含量外无其他差别。待水稻成熟后,测定水稻糙米的镉含量,将米粒经硝酸、高氯酸消解后用原子吸收光谱仪测定,具体操作参见《中华人民共和国国家标准》(GB5009.15-2014)食品中镉的测定。检测结果如表1所示:表5五个水稻品种在不同土壤中种植的糙米镉含量由上表可见,本发明提供的选育方法选育出的水稻品种,无论是在重金属污染严重的土壤中,还是重金属轻度污染的土壤中,都具有更好的低吸收、低积累重金属镉的效果,具有稳定的低镉特性。当前第1页1 2 3 
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