专利名称：超级杂交水稻育种亲本选配方法
技术领域：
本发明涉及水稻杂交育种技术，特别是水稻杂交亲本的选配。
背景技术：
农作物杂种优势已广为业内人士所熟知。我国自1964年开始进行水稻杂种优势利用研究，1976年在世界上首先生产应用杂交稻。目前杂交稻已覆盖了全国1/2左右的稻田。杂交稻的推广为促进我国粮食连年增产起到了重要作用。我国20世纪70年代以来水稻产量大幅度增长的主要技术特色是发展和普及了杂交稻。
在杂种优势利用方面，目前生产上利用的杂交稻主要是品种间杂交稻，即利用亚种(籼或粳)内不同品种间杂交产生杂交稻。研究表明，亚种内品种间遗传多态性小，进一步利用的局限性较大，这也是近年来杂交稻单产水平处于徘徊的主要原因。
常规的杂交技术一直来是杂交水稻育种的主要技术。在杂种优势的预测方面，过去多数用基于形态调查的遗传距离法和一些生理生化的方法来预测杂种优势，如同工酶互补带法、叶绿体互补法、线粒体互补法等等，但这些方法结果差异较大，离育种应用，尚存在很大距离。
水稻杂交包括不育系/保持系杂交、不育系/恢复系杂交，前者杂交得不育系，保持系自交得保持系，后者杂交得杂交种(可用于大田生产)，恢复系自交得恢复系。
育种实践表明，在籼型恢复系的基础上，加入一定比例的粳稻遗传成分，可较大幅度地提高杂交稻的产量水平。因此，扩大双亲遗传距离，通过广亲和性的利用来配制超高产籼粳亚种间杂交稻新组合，就成为大多数育种家的共识。但一般的籼粳交杂种结实率低，籽粒不饱满，熟期偏迟，植株变高的问题制约了亚种间杂交稻的开发利用。有鉴于典型籼稻与典型粳稻之间的杂交组合甚难形成生产适应性强的超高产潜力，而且在杂交稻育种应用中主要是不育系和恢复系的协调，因此提高杂交稻产量水平首先应从育种材料的创制和亲本配组的方法上突破(亲本是指用于杂交父、母本)，将籼粳交强杂种优势利用与理想株型塑造结合在一起，是超级杂交稻育种的内涵所在(“超级杂交稻”此名称在国际上已约定成俗，有超高产、理想株型等含义)。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服通常的籼粳交杂种结实率偏低，籽粒不饱满，熟期偏迟，植株变高的难题，提供超级杂交稻育种亲本选配方法，以充分利用杂种优势，获得产量高，株型理想的杂交水稻。
本发明采用的技术方案其特殊之处是以水稻中间型不育系为母本、中间型恢复系为父本，用于杂交选育水稻杂交品种。
所述的中间型不育系优选中间偏籼型不育系，中间型恢复系优选中间偏籼型恢复系。
本发明采用的又一技术方案其特殊之处是以水稻籼型不育系和中间型不育系为母本、水稻籼粳交加倍单倍体(DH)群体和籼粳交重组自交系(RIL)群体为父本，进行测交，获得杂交F1代四个杂种群体；对所述F1的性状作检测，并用籼粳分子特异探针检测F1所对应父本DH、RIL的粳型指数，得出F1性状～父本粳型指数相关性；根据该相关性选取所需要F1性状对应的杂交亲本，作为亲本选配，用于杂交选育水稻杂交品种。
在水稻籼粳交加倍单体(DH)群体和重组自交系(RIL)群体中，各株系的籼粳属性产生分化，即具有不同的粳型指数。不同粳型指数的父本与所述两母本杂交，得到的F1代，表现出不同性状，包括株型性状、主要农艺性状、产量性状等。
根据F1性状～父本粳型指数相关性选取所需要F1性状对应的杂交亲本，是指从F1纵合性状或特需性状考虑，选其优越者所对应的父本(该父本具有所对应的粳型指数)及母本。本发明采用水稻籼型母本和中间型母本。
从一般意义说，水稻杂交制种的最终目的是得到所希望的杂交种种子，用于大田生产。水稻杂交涉及不育系、保持系、恢复系。在育制可用于大田生产的杂交种时，以不育系为母本，恢复系为父本杂交，得到杂交种F1用于大田生产；恢复系自交则得到恢复系。不育系的繁殖是以不育系为母本，保持系为父本杂交，得到不育系；保持系自交则得到保持系。
本发明杂交水稻育种的亲本是指母本不育系和父本恢复系。
本发明采用中间型不育系与中间型恢复系杂交，“中间型”是指具有粳稻遗传成分的籼稻或具有籼稻遗传成分的粳稻，由其主要遗传来源所致，中间型包括中间偏籼型和中间偏粳型。
本发明采用水稻籼型不育系和中间型不育系为母本，籼粳交加倍单倍体(DH)群体和重组自交系(RIL)群体为父本，进行测交，得到四个杂种群体。测交在本发明中是指所述两母本分别与两父本一一杂交。
下面对本发明相关技术作说明1、籼粳交加倍单倍体(DH)群体和重组自交系(RIL)群体的构建——DH群体的构建以典型籼稻和广亲和粳稻杂交(广亲和是指一水稻品种与籼稻和粳稻杂交都能正常结实)，通过花培一次成苗法得到。实施中，以“特青”与“0248”杂交得F1代种子→种植F1代种子，长成植株孕穗后在未开花时取其花药进行培养→花培一步成苗法→获得单倍体植株(不育)→染色体加倍→可育的纯合二倍体(即加倍单倍体)。关于花培一步成苗法普通花药培养对粳稻的效果较好，籼稻的植株再生频率较低，籼粳杂种花培后代中籼型个体的比例很低；本发明人经多年研究，在花药培养中利用苯乙酸代替传统的2，4-D，建立高频率籼粳杂种一次成苗体系。
RIL群体的构建本发明实施中，以“特青”与“0248”杂交获得F1代种子→种植F1代种子，收获后得F2(自交种)→种植F2，F2有分离，分别收获表现不同的单株上的种子，即F3(自交种)→收取的种子分别种植(F4)，继续分别选择直到稳定(F7-F8)。
构建的DH和RIL群体(父本)，用于测交，并用于籼粳分化属性检测，即用籼粳分子特异探针检测其粳型分子标记指数即所述的粳型指数。
2、杂种群体株型及产量性状测定——对测交所得杂种F1群体各株系的株型因子及各主要农艺性状和产量性状进行田间观察和室内考察，包括植株剑叶形态(叶长、叶宽、与主茎夹角)和叶绿素含量、株高、单株穗数、每穗粒数、结实率、千粒重、单株籽粒产量等等，其中株型性状观察于成熟前20天进行，主要农艺性状及产量性状于成熟时进行考察。
3、籼粳分子特异探针检测——水稻籼粳分子特异探针，是指能区别两个水稻品种是相同或不同的标准DNA片段，是已经制备好的。把从不同水稻中提取出来的DNA与探针比较，看是否具有与探针一样的DNA片段，由此判别两种水稻的籼粳属性是否相同。
本发明从先前筛选的用于籼粳交群体基因作图的95个RFLP探针中，进一步筛选出对本发明所用亲本特异的31个探针，用来对DH群体和RIL群体的各个株系进行检测。
检测时提取DH群体和RIL群体各株系的总DNA，参照McCouch等人的方法进行RFLP分析，探针标记、分子杂交和信号检测采用ECL检测系统。选用的限制性内切酶为EcoRI和HindIII。所用探针由美国康乃尔大学Tanksley实验室提供。
通过检测，得到DH群体和RIL群体各株系的粳型分子标记指数。结果表明，以典型籼稻(粳型分子标记指数为0)与典型粳稻(粳型分子标记指数为1)杂交所构建的DH群体和RIL群体的籼粳属性发生很大分离。
4、F1性状～父本粳型指数相关性分析——以上述所得DH群体和RIL群体株系的粳型分子标记指数为横坐标，对应杂种F1群体株系的各相关性状值为纵坐标作图，得到一系列F1性状～父本粳型指数相关性曲线图，从中可以看出父本“籼粳度”即所述的粳型分子标记指数大小对杂交后代相关性状的影响，并由此得到适用于超级杂交水稻育种的亲本的选配依据。本发明基于上述依据，采用中间型不育系为母本，中间型恢复系为父本，进行超级杂交水稻育种。
本发明由于选用水稻中间型不育系和中间型恢复系作为杂交水稻育种的亲本，故有助于选育出强杂种优势与理想株型相结合的杂交水稻品种，经生产试种已显示出较好的应用前景。本发明还采用籼型不育系和中间型恢复系为母本，以籼粳交加倍单倍体DH群体和重组自交系RIL群体为父本，进行测交得到杂交F1代四个杂种群体，对F1代作相关性状检测，并用水稻籼粳分子特异探针检测DH和RIL的粳型指数即所述的粳型分子标记指数，得出F1性状～父本粳型指数相关性，故可对杂交水稻育种的亲本选配提出明确方向，指导杂交水稻育种所用亲本的选配和选育，对于超级杂交水稻育种具有重大意义。
具体实施例方式
实施本发明超级杂交水稻育种亲本选配方法，包括1、选择经过常规育种获得的典型籼稻品种“特青”、典型粳稻品种“02428”，对特青和02428进行杂交，种植特青/02428 F1代杂种。
2、取F1代花药利用花培一步成苗法进行花药培养，获得一个131个株系纯合的加倍单倍体群体DH；种植F2代种子，选择表现有差异的个体构建156个株系的重组自交系群体RIL。
3、利用构建的加倍单倍体群体和重组自交系群体为父本，生产上广泛应用的保持系“协青早B”及中间偏籼型广亲和保持系“064B”为母本分别杂交，获得协青早B/DH群体、协青早B/RIL群体和064B/DH群体、064B/RIL群体四个杂种群体。
4、从本发明人之一庄杰云推荐的可用于籼粳交群体基因作图的95个RFLP探针中，筛选出对构建遗传群体的籼型亲本“特青”和粳型亲本“0248”特异的31个探针，用这31个探针对DH群体和RIL群体的各个株系进行检测，利用筛选出籼型亲本特青和粳型亲本0248特异的31个探针用于检测杂交亲本，计算各株系的粳型分子标记指数[粳型分子标记指数＝粳型标记数/(籼型标记数+粳型标记数)，其值为≥0，≤1]。
5、通过对杂交F1产量、产量构成因子及株型因子指标与其亲本的籼粳属性进行比较，发现当父本的粳型指数大于0.5～0.6时，测交组合产量逐步下降，这一下降趋势除了与结实率下降同步外，还与单株穗数的减少基本一致，组合在父本粳型指数为0.2～0.6时产量较高，粳型指数介于0.2～0.5的中间偏籼型亲本配制杂种组合的产量普遍较高。无论是籼型母本还是中间型母本的测交杂种，在父本粳型指数0.1～0.3时，株高呈下降趋势，大于0.3后，中间型母本的测交杂种的株高呈基本稳定状态，而籼型母本的测交杂种在父本粳型指数大于0.5时植株变高。中间型母本的测交杂种上部三叶的叶片长度、宽度和面积随父本的粳型指数增加几乎呈水平变化；籼型母本的测交杂种随父本粳型指数的增加而略有增长，叶片宽度除倒三叶外，剑叶和倒二叶呈波浪状，并略增加。根据超级杂交稻对产量和株型的要求和本发明要点，提出中间型/中间型为超级杂交稻育种亲本选配的优选方法。
权利要求
1.超级杂交水稻育种亲本选配方法，其特征是以水稻中间型不育系为母本、中间型恢复系为父本，用于杂交选育水稻杂交品种。
2.如权利要求1所述的方法，其特征所述的中间型不育系为中间偏籼型不育系，中间型恢复系为中间偏籼型恢复系。
3.超级杂交水稻育种亲本选配方法，其特征是以水稻籼型不育系和中间型不育系为母本、水稻籼粳交加倍单倍体(DH)群体和籼粳交重组自交系(RIL)群体为父本，进行测交，获得杂交F1代四个杂种群体；对所述F1的性状作检测，并用籼粳分子特异探针检测F1所对应父本DH、RIL的粳型指数，得出F1性状～父本粳型指数相关性；根据该相关性选取所需要F1性状对应的杂交亲本，作为亲本选配，用于杂交选育水稻杂交品种。
4.如权利要求3所述的方法，其特征是所述的中间型不育系为中间偏籼型不育系。
全文摘要
可充分利用杂种优势及塑造理想株型的超级杂交水稻育种亲本选配方法，是以水稻中间型不育系为母本、中间型恢复系为父本，用于杂交选育水稻杂交品种。本发明也包括以水稻籼型不育系和中间型不育系为母本、水稻籼粳交加倍单倍体(DH)群体和籼粳交重组自交系(RIL)群体为父本，进行测交，获得杂交F1代四个杂种群体；对所述F1的性状作检测，并用籼粳分子特异探针检测F1所对应父本DH、RIL的粳型指数，得出F1性状～父本粳型指数相关性；根据该相关性选取所需要F1性状对应的杂交亲本，作为亲本选配，用于杂交选育水稻杂交品种。本发明适用于超级杂交水稻育种的亲本选配。
文档编号A01H1/02GK1443440SQ0211099
公开日2003年9月24日 申请日期2002年3月7日 优先权日2002年3月7日
发明者程式华, 翟虎渠, 庄杰云, 占小登, 孙宗修, 毛传澡 申请人:程式华