抗稻瘟病优质高产两系杂交籼稻组合的选育方法与流程

本发明提供一种抗稻瘟病优质高产两系杂交籼稻组合的选育方法，属于作物遗传育种技术领域。

背景技术

水稻是我国乃至世界主要粮食作物之一，高产、优质、抗病是水稻重要的育种目标。两系杂交水稻作为提高水稻产量和品质的一种有效途径，被广泛应用和推广，为粮食安全生产作出了巨大贡献，但近期由于推广品种不抗稻瘟病或抗性退化，限制了在生产上的应用。因此，迫切需要提高两系杂交水稻的稻瘟病抗性，满足水稻生产的需求。由稻瘟病菌(magnaportheoryzae)引起的稻瘟病是威胁世界水稻安全生产的最主要真菌类病害之一，全球每年由稻瘟病引起的稻谷减产达10％-30％。近40年来，由于亲本遗传基础狭窄和高致病性稻瘟病菌的多样性，稻瘟病已成为杂交水稻生产面临的主要问题，而近年来稻瘟病在西南、长江中下游和东北等稻作区持续大爆发，更是给我国水稻安全生产带来了巨大隐患。利用抗性基因、培育抗病品种则是防治此类病害最为经济有效的方法。有关稻瘟病抗性的遗传分析、基因定位和克隆等相关研究，已有较多开展。自上世纪60年代yamasaki和kiyosawa(1966)首先报道了3个独立遗传的稻瘟病抗性基因pia、pii和pik以来，截止目前，至少报道了73个位点的88个主效抗性基因，其中27个被克隆(中国国家水稻基因数据库，http://www.ricedata.cn/gene；maet)。pigm是从中国持久抗稻瘟病品种谷梅4号中鉴定的一个新的广谱稻瘟病抗性基因，比公认的广谱抗稻瘟病基因pi1、pi2、pi3的抗谱更广，对收集自不同地区和国家的30个强致病菌株中的29个表现高抗或免疫被，其被定位于水稻第6号染色体上70kb区间内，定位及等位性测验结果显示与pi2、pi-9、pi-z、pi-zt等互为连锁或等位。在现代育种中，分子标记辅助选择(mas)已经成为培育抗病品种的一种主要途径，特别是利用已经克隆的抗病基因，能增加选择的可靠性、减轻育种工作量和育种成本。本发明通过分子标记辅助选择(mas)技术，综合农艺性状选择，将广谱、持久抗稻瘟病基因pigm导入两系不育系隆科638s，选育出新的抗稻瘟病两系不育系扬籼6s，进而配置出抗稻瘟病优质高产两系杂交籼稻新组合，对解决水稻生产上稻瘟病危害具有重要的实际应用价值。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种抗稻瘟病两系不育系的选育方法。

本发明的另一目的是提供抗稻瘟病优质高产两系杂交籼稻组合的选育方法。

本发明的目的可通过以下技术方案实现：

一种抗稻瘟病两系不育系的选育方法，包括以下步骤：

1)以综合农艺性状优良、配合力好，但不抗稻瘟病抗性的两系不育系亲本一作抗稻瘟病受体亲本，以含抗稻瘟病基因pigm的育种中间材料亲本二抗稻瘟病基因供体亲本杂交，种植杂种一代f1，再以亲本一作轮回亲本，回交一代，收获bc1f1种子；

2)种植bc1f1群体，通过分子标记检测抗稻瘟病基因pigm，同时考察主要农艺性状，选择主要农艺性状像轮回亲本、且含抗稻瘟病基因pigm的不育单株，割茬再生，收获bc1f2种子，建立株系；

3)冬季在海南种植bc1f2，继续通过分子标记检测抗稻瘟病基因pigm，春季考察主要农艺性状，选择含抗稻瘟病基因pigm、农艺性状像轮回亲本的优良可育单株，收获bc1f3种子，建立株系；

4)正季在扬州种植bc1f3，以亲本一作对照，综合mas检测结果、主要农艺性状，系谱选育，中选不育单株，割茬再生，收获bc1f4种子，继续建立株系；

5)逐代进行分子标记检测抗稻瘟病基因pigm、选择主要农艺性状像亲本一的单株，重复步骤3)、4)，直至bc1f7，在该世代对株系进行分期播种，鉴定育性、主要农艺性状；同时利用从稻瘟病重发病区田间采集自然感染稻瘟病的水稻病穗，培养病菌，选用代表性强毒力单孢菌株，扩大培养后洗脱稻瘟菌孢子，调节浓度至2×105个·ml-1，作为鉴定所用的接种体，分别对稳定的bc1f7株系进行苗瘟、穗瘟稻瘟病抗性鉴定；综合育性、主要农艺性状、稻瘟病抗性鉴定结果，选择符合育种目标的稳定株系，割茬再生，育成新的抗稻瘟病两系不育系。

所述的亲本一优选隆科639s；亲本二优选抗扬稻6号；所述的抗扬稻6号通过以下方法选育得到：以扬稻6号作母本，以谷梅4号作父本杂交，再以扬稻6号作轮回亲本，回交3代，然后自交4代，从bc1f1代开始，整个培育过程利用分子标记indel587检测谷梅4号含有的抗稻瘟病基因pigm，直至bc3f5代，选择目标稻瘟病抗性基因纯合、且其他农艺性状及产量表现与扬稻6号基本一致的株系，获得抗稻瘟病高粒重两系杂交籼稻恢复系抗扬稻6号；抗扬稻6号产量水平及产量构成因子与对照扬稻6号相当，千粒重均稳定在30.5克以上；苗瘟和穗瘟的人工接种鉴定，连续三年在福建建阳、江西井冈山、安徽黄山等稻瘟病常年重发区稻瘟病鉴定，扬稻6号表现抗稻瘟病，显著优于扬稻6号。

所述的选育方法还优选包括步骤6)：在海南扩繁新的抗稻瘟病两系不育系(bc1f8)种子，同时，以其作母本，以不同恢复系作父本，配置杂交组合，鉴定育成的抗稻瘟病两系不育系的配组优势。

步骤1)中优选以亲本一为母本、以亲本二为父本进行杂交；步骤2)中，以亲本一作母本，以f1代作父本回交，且只回交一代。

步骤5)中优选利用从稻瘟病重发病区田间采集自然感染稻瘟病的水稻病穗，培养病菌，选用代表性强毒力单孢菌株，扩大培养后洗脱稻瘟菌孢子，调节浓度至2×10⁵个·ml^-1，作为鉴定稻瘟病抗性鉴定所用的接种体。

按照本发明所述方法育成的抗稻瘟病育成的两系不育系优选扬籼6s，其特征特性为：属中籼型温敏两用核不育系；植株整齐一致，叶鞘无色，叶片绿色，柱头和稃尖无色；江苏春播，播始历期102天，全生育天数138天，株高91cm，主茎叶片数15-16张；分蘖力较强，成穗率较高，平均单株有效穗8-9个，穗长23cm，平均每穗颖花数160粒，穗包颈粒率15％，千粒重25克；花药瘦小，花粉败育彻底、以无花粉型为主，不育度100％，不育株率100％，育性转换的起点温度在23℃以下，不育性稳定。柱头总外露率75％以上，其中双边外露率45％以上，柱头大，活力强；午前花率85％以上，异交结实率50％；抗性：中抗白叶枯病，稻瘟病综合指数3.2，中抗稻瘟病；米质：出糙率79.0％，整精米率65.1％，长宽比3.1，垩白粒率21.0％，垩白度2.9％，透明度2级，胶稠度81毫米，直链淀粉含量12.9％；可繁性较好，南繁亩产265公斤；制种产量高，与恢复系扬恢1512制种，平均亩产均在200公斤以上；配组优势强，与不同恢复系配组，产量优势明显且抗稻瘟病。

一种抗稻瘟病优质高产两系杂交籼稻组合的选育方法，包括在育成抗稻瘟病两系不育系的基础上，以强优势、优质恢复系作父本配置杂交组合，杂种后代在保证产量较丰两优4号增产的前提下，孕穗期鉴定杂交组合的穗瘟抗性，同时结合稻瘟病病圃抗性鉴定结果，综合评价配置的杂交组合的稻瘟病抗性；收获所有杂交组合杂种后代的稻谷，参照国家《优质稻谷》标准，检测所有杂交组合的稻米品质，获得抗稻瘟病优质高产两系杂交籼稻新组合。

所述的抗稻瘟病两系不育系优选通过上述的方法选育得到；进一步优选扬籼6s。

所述的强优势、优质恢复系优选扬恢1512。

按照本发明所述的选育方法，以抗稻瘟病两系不育系扬籼6s与恢复系扬恢1512配组，育成抗稻瘟病优质高产两系杂交籼稻新组合扬两优612，其特征特性在于：扬两优612属籼型两系杂交水稻品种；在长江中下游作一季中稻种植，全生育期138.0天，比对照丰两优四号长2.4天；株高平均129.3cm，穗长25.7cm，每亩有效穗17.1万，每穗总粒数191.8粒，结实率82.6％以上，千粒重26.0克；抗性：稻瘟病综合抗性指数两年分别为3.1、2.6，穗颈瘟损失率最高级5级；白叶枯病7级；褐飞虱9级；抽穗期耐热性3级；米质主要指标：整精米率61.5％，长宽比3.1，垩白粒率20％，垩白度3.1％，胶稠度66mm，直链淀粉含量19.0％，达国家《优质稻谷》标准优质3级，农业部《食用稻品种品质》标准优质三等；2016年参加长江中下游中籼迟熟组绿色通道区域试验中，平均亩产646.35千克，比对照丰两优四号增产6.52％；2017年续试，平均亩产639.20千克，比对照丰两优四号增产5.09％，达极显著水平；两年区试平均每公顷产量642.78千克，比对照丰两优四号增产5.80％；2017年生产试验，平均亩产659.04千克，比对照丰两优四号增产10.11％，达极显著水平。

本发明的有益效果：

本发明专利为一种抗稻瘟病优质高产两系杂交籼稻组合的选育方法。该方法涉及到通过分子标记辅助选择(mas)抗稻瘟病基因pigm，且抗病基因供体抗扬稻6号为综合性状优良的育种中间材料，避免了原始抗病基因供体所携带的不良连锁累赘，缩短了育种时间；在低世代(bc1f1)就开始主要农艺性状选择，且选择农艺性状接近轮回亲本(隆科638s)的单株；高世代(bc1f7)对稳定株系进行育性、主要农艺性状考察鉴定，并对其进行苗瘟、穗瘟稻瘟病抗性鉴定；整个过程重复在正季扬州选择不育单株割茬再生，在春季海南选择可育单株繁殖种子，经历南繁北育；最终，综合育性、主要农艺性状、稻瘟病抗性鉴定结果育成新的抗稻瘟病两系不育系；利用上述方法育成的不育系和强优势、优质恢复系配组，并对杂交组合进行产量优势鉴定、米质检测、穗瘟接种鉴定和稻瘟病病圃抗性鉴定，育成抗稻瘟病优质高产两系杂交籼稻新组合。该杂交组合具有下列优点：(1)将抗稻瘟病基因pigm通过分子标记辅助选择和遗传改良，使其在育成的两系不育系和杂交稻组合中表达，进而抗稻瘟病，有利保护品种知识产权。(2)育成的两系不育系，不仅含抗稻瘟病基因pigm，且保留了受体亲本优良农艺性状，以其作母本配置的杂交组合高产、稳产。(3)以优势强、优质恢复系作父本，与新育成的含抗稻瘟病基因pigm两系不育系配组育成的两系杂交水稻新组合，不但抗稻瘟病、产量潜力大，而且稻米品质优良，米质可达《国家优质稻谷》标准。

附图说明：

图1：为本发明的抗稻瘟病两系不育系扬籼6s育种系谱示意图

图2：为本发明的抗稻瘟病优质高产两系杂交籼稻品种扬两优612育种过程示意图

具体实施方式：

以下结合附图进一步说明一种抗稻瘟病优质高产两系杂交籼稻组合的选育方法。

实施例1

1、育种材料：

1)以隆科638s作母本。隆科638s是湖南亚华种业科学研究院培育的两系不育系。该品种已向农业部植物新品种保护办公室申请并授权，品种权号：cna20090950.7，可购于湖南亚华种业科学研究院。该品种是我国近年大面积推广使用的两系不育系，所配制的杂交稻具有产量高、品质优、适应性广等优点。

2)抗扬稻6号(扬稻6号×谷梅4号，bc3f5)作父本。其中，扬稻6号是江苏里下河地区农业科学研究所培育的。该品种已向农业部植物新品种保护办公室申请并授权，品种权号：can20000091.8，可购于江苏金土地种业有限公司。该品种是我国两系杂交稻的骨干恢复系，所配制的杂交稻具有产量高、品质优、适应性广等优点。谷梅4号是我国地方籼稻品种，携带稻瘟病抗性基因pigm，是我国表现广谱、持久稻瘟病抗性的优良种质。详见：dengy,zhaik,xiez,yangd,zhux,liuj,wangx,qinp,yangy,zhangg,liq,zhangj,wus,milazzoj,maob,wange,xieh,tharreaud,hez.epigeneticregulationofantagonisticreceptorsconfersriceblastresistancewithyieldbalance.science,2017,355:1-4。抗扬稻6号是江苏里下河地区农业科学研究所以扬稻6号作母本，以谷梅4号作父本杂交，再以扬稻6号作轮回亲本，回交3代，然后自交4代，从bc1f1代开始，整个培育过程利用分子标记indel587检测谷梅4号含有的抗稻瘟病基因pigm，直至bc3f5代，选择目标稻瘟病抗性基因纯合、且其他农艺性状及产量表现与扬稻6号基本一致的株系，获得抗稻瘟病高粒重两系杂交籼稻恢复系抗扬稻6号。抗扬稻6号产量水平及产量构成因子与对照扬稻6号相当，千粒重均稳定在30.5克以上；苗瘟和穗瘟的人工接种鉴定，连续三年在福建建阳、江西井冈山、安徽黄山等稻瘟病常年重发区稻瘟病鉴定，扬稻6号表现抗稻瘟病，显著优于对照扬稻6号。

2、抗稻瘟病两系不育系的选育，如附图1：

1)以综合农艺性状优良、配合力好，但不抗稻瘟病抗性的两系不育系隆科638s作母本，以含抗稻瘟病基因pigm的育种中间材料抗扬稻6号(扬稻6号×谷梅4号，bc3f5)作父本杂交，种植杂种一代f1，再以隆科638s作轮回亲本，回交一代，收获bc1f1种子；

2)种植bc1f1群体40株，通过分子标记检测抗稻瘟病基因pigm，其检测标记为indel587(引物序列为：5'-acttgctgggagaaggatt-3'(seqidno.1)和5'-agttcgtacttttcaggct-3'(seqidno.2))，同时考察主要农艺性状，挑选主要农艺性状像轮回亲本、且含抗稻瘟病基因pigm的不育单株18个，割茬再生，收获bc1f2种子，建立株系；

3)冬季在海南种植bc1f2，继续通过分子标记检测抗稻瘟病基因pigm，春季考察主要农艺性状，选择含抗稻瘟病基因pigm、农艺性状像隆科638s的优良可育单株12株，收获bc1f3种子，建立株系；

4)正季在扬州播种bc1f3，以隆科638s作对照，综合mas检测结果、考察主要农艺性状，系谱选育，中选9个不育单株，割茬再生，收获bc1f4种子，继续建立株系；

5)逐代进行分子标记检测抗稻瘟病基因pigm、选择主要农艺性状像隆科638s的单株，重复步骤3)、4)，直至bc1f7，在该世代对株系进行分期播种，鉴定育性、主要农艺性状；同时利用从广东、湖北、海南、浙江和江苏等稻瘟病重发病区田间采集自然感染稻瘟病的水稻病穗，培养病菌，选用5个代表性强毒力单孢菌株gd18-3(b1，致病率65.6％)、es9-5-1(b15，致病率75.0％)、hnn1-1(c1，致病率59.4％)、zj3-4(a15，致病率63.3％)和xk8-4-4(g1，致病率37.5％)，扩大培养后洗脱稻瘟菌孢子，调节浓度至2×105个·ml-1，作为鉴定所用的接种体，分别对稳定的bc1f7株系进行苗瘟、穗瘟稻瘟病抗性鉴定；综合育性、主要农艺性状、稻瘟病抗性鉴定结果，株系s分6整体性状优异，符合育种目标，可作为新的抗稻瘟病两系不育系。

6)在海南扩繁株系s分6(bc1f8)，并将其定名为以扬籼6s，同时，以其作母本，以不同恢复系作父本，配置杂交组合，鉴定育成的抗稻瘟病两系不育系扬籼6s的配组优势。

7)根据以上方法育成的抗稻瘟病两系不育系扬籼6s，其具有以下不育性与特征特性：

不育性：扬籼6s在扬州自然条件下鉴定，不育稳定期在7月20日-8月30日，花药瘦小，花粉败育彻底、以无花粉型为主，不育度100％，不育株率100％，套袋自交结实率为0，属于起点温度较低的两用核不育系。2017中国水稻研究所人工气候室鉴定：扬籼6s为温敏两用核不育系，育性转换的起点温度在23℃以下，符合部颁标准。

农艺性状：扬籼6s植株整齐一致，叶鞘无色，叶片绿色，柱头和稃尖无色。扬州5月10日播种，播始历期102天左右，全生育天数138天左右，株高91cm左右，主茎叶片数15-16张。分蘖力较强，成穗率较高，平均单株有效穗8-9个，穗长23cm左右，平均每穗颖花数160粒左右，穗包颈粒率15％左右，千粒重25克左右。

开花习性：扬籼6s单穗花期7-8天左右，单株花期10天左右。抽穗后第3-6天，占总开花量的80％左右，颖花的开张角度为30°左右，单个颖花开张至闭合时数变幅为80-120分钟。在晴好天气条件下，上午8:30时始花，9:30-12:00时为日开花高峰，午前花率85％以上，柱头总外露75％以上，其中双外露率45％以上。在套袋人工授粉的情况下，其异交结实率可达70％左右；在制种田中，其异交结实率可达50％左右。对“九二0”敏感。

稻米品质：据检测：扬籼6s出糙率79.0％、整精米率65.1％、垩白粒率21.0％、垩白度2.9％、长宽比3.1、直链淀粉含量12.9％、胶稠度8mm、透明度2级。

抗性：接种鉴定，扬籼6s中抗白叶枯病；2011-2013年在湖北恩施、江西遂川、安徽金寨、福建上杭等稻瘟病常年重发区自然诱发鉴定，综合指数均在5以下；连续两年用广东、湖北、海南、浙江和江苏5个不同生态区的稻瘟病强致病型代表菌株混合后人工接种鉴定，苗瘟抗稻瘟病，穗瘟3级左右，表现中抗。

繁殖制种特性：可繁性较好，2013年春在海南进行繁殖，亩产263.5公斤；制种产量高，2013-2014连续两年在扬州进行扬籼6s/扬恢1512等组合制种，平均亩产均在200公斤以上。

配组优势强：用扬籼6s与不同恢复系配组，产量优势明显，所有组合都较对照丰两优四号增产，且抗稻瘟病。

3、抗稻瘟病优质高产两系杂交籼稻新组合扬两优612的选育，如附图2：

1)以扬籼6s作母本，以扬恢1512作父本，配组育成抗稻瘟病、优质高产两系杂交水稻新组合扬两优612。2013年正季在扬州进行优势鉴定，表现突出，孕穗期接种稻瘟病菌，穗瘟3.0左右，中抗稻瘟病；2014-2015年进行品比试验，并在湖北恩施、江西遂川、安徽金寨、福建上杭等稻瘟病常年重发区自然诱发鉴定，稻瘟病综合指数均在3.0左右，表现优、丰、抗、适应性广。2016-2017年参加国家南方稻区长江中下游中籼迟熟组绿色通道区域试验，2017年参加国家南方稻区长江中下游中籼迟熟组绿色通道生产试验，同时大面积示范种植。2018年通过国家农作物品种审定委员会审定。

2)扬两优612的特征特性

高产稳产，产量潜力大：

2016-2017年参加国家南方稻区长江中下游中籼迟熟组绿色通道区域试验中，2016年平均亩产646.35千克，比对照丰两优四号增产6.52％，达极显著水平；2017年平均亩产639.20千克，比对照丰两优四号增产5.09％，达极显著水平；两年区试平均每公顷产量642.78千克，比对照丰两优四号增产5.80％；2017年生产试验，平均亩产659.04千克，比对照丰两优四号增产10.11％，达极显著水平。

品质优良，商品性好：

米质主要指标：整精米率61.5％，长宽比3.1，垩白粒率20％，垩白度3.1％，胶稠度66mm，直链淀粉含量19.0％，达国家《优质稻谷》标准优质3级，农业部《食用稻品种品质》标准优质三等。

抗稻瘟病：

稻瘟病综合抗性指数两年分别为3.1、2.6，穗颈瘟损失率最高级5级。

农艺性状优良，适用性广：

幼苗矮壮，叶鞘短粗绿色，叶片挺直，叶色浓绿，分蘖性较强；成株株型较紧凑，株高平均129.3cm，上部三张功能叶片挺直，受光姿态好，成熟时剑叶上举，杆青籽黄熟相好；分蘖性强、穗型大，穗长25.7cm，每亩有效穗17.1万，每穗总粒数191.8粒，结实率82.6％以上，千粒重26.0克；全生育期138.0天，比对照丰两优四号长2.4天，属于中籼迟熟两系杂交稻类型。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。