专利名称：一种含互作型弱感光基因三系水稻不育系的选育方法
技术领域：
本发明涉及一种含互作型弱感光基因三系水稻不育系的选育方法，属于水稻杂种优势利用技术领域。
背景技术：
水稻是我国主要粮食作物之一，具有较大的增产潜力，杂交水稻的研究突破使增产潜力变为可能。水稻杂种优势利用的主要途径包括基于核质互作如野败型或红莲型的三系法杂交水稻(不育系、保持系、恢复系)和基于光温敏感条件的两系法杂交水稻。自1973年我国在世界上首次实现籼型杂交水稻三系配套以来，我国在水稻杂种优势利用研究领域一直保持世界领先水平。据统计，我国生产上每年种植籼型杂交稻的面积约为1700多万公顷，占全国水稻的总播种面积接近60％，其中95％以上为三系杂交稻。
水稻的生育期取决于感温性、基本营养生长性和感光性三个因素。华南双季稻区早晚季种植的水稻品种大多分属不同生态类型，即感温性的早籼类型品种和感光性的晚籼类型品种两类。感温型品种(组合)早晚季种植都可以正常抽穗，而感光型的品种(组合)只有在晚季种植才能正常抽穗。在华南稻区的粤中南、桂中南和海南等区，晚季前期温度高，中后期温度下降缓慢，光热资源丰富，后期昼夜温差较大，稻作生产周期长。如果种植汕A、优IA、II-32A、协A等感温型组合，则往往因其感温性强，生育期大为缩短，难以充分利用该地区10月下旬到11月上中旬的光热资源，产量不易提高。但是，种植博A、秋A和“3550”等生育期较长且稳定的感光型或弱感光型杂交稻组合，不仅对低温或寒露风具有较好的耐寒性，而且可以充分利用中后期丰富的光热资源，提高水稻产量与品质。据全国农业技术推广服务中心对我国1997～2003年主要农作物品种种植面积统计，弱感光的博A、秋A类型杂交稻组合和“3550”类型杂交稻组合在广东和广西的年种植面积达到150万公顷左右。因此，培育感光型籼稻品种(杂交稻组合)对于提高华南双季稻区晚稻产量和品质具有十分重要的作用。
迄今为止，培育感光型杂交稻组合的育种技术途径主要有三种(1)感温型早稻不育系配感光型晚稻恢复系，如二九南一号A/55；(2)感光型晚稻不育系配感温型早稻恢复系；如包矮A/IR24；(3)感温型早稻不育系配感温型早稻恢复系，如珍汕97A/广恢3550，博A/广恢998，博A/广恢122等。前两种育种技术途径，由于感光型晚稻亲本一方具有显性感光基因，在华南大陆制种一般要到10月上旬才抽穗扬花，很容易受到低温的影响而导致异交结实率差，制种产量低，不能用于大面积生产。同时当年晚季制种，到次年的晚季才种植应用，对于种业公司也具有很大的商业风险。只有第三种育种技术途径，双亲本身表现感温不感光，配制的杂交组合由于互作而表现感光，在华南春、夏、秋季均可安全制种，只要选配的组合优势强，便可能用于大面积生产，在实践中具有重大意义。
目前，华南稻区种植的弱感光型杂交稻组合全部都是感温型中早熟不育系与感温型恢复系组配而成的，如博优998、博优122、秋优998等。由于感温型中早熟不育系中含有互作型弱感光基因(如博A和秋A)，与大多数感温型恢复系组配，杂种一代均表现感光性。国内生产上大面积应用的含互作型弱感光基因的主要有博A和秋A等两个籼稻野败型不育系。其中博A系列组合随着推广时间的推移，抗性下降，产量徘徊不前等缺点日益突出；秋A柱头幼小活力低，对气温及“九二0”极其敏感，繁制种易受温湿度高低影响，致使产量较低，限制了其在杂交稻生产中的扩大应用。因此，加快培育优质多元化互作型弱感光型中早熟不育系，对于提高华南双季稻区晚稻产量和品质，保证粮食生产安全具有十分重大的意义。
然而，传统上选育含有互作弱感光基因三系水稻不育系的方法具有很大的盲目性。这主要是由于这种水稻本身早晚季都能够正常抽穗，并不表达感光性，而只有与恢复系组配出的杂种一代才表现出感光性或弱感光性。因此，在选育含有互作弱感光基因的三系水稻不育系和保持系时，无法根据植株表型来判别目标不育系和保持系是否携有互作型弱感光基因，不仅造成人力、物力和时间的大量浪费，而且育种效率很低，最终很可能没有选育出含有互作型弱感光基因的不育系和保持系。
发明内容
本发明的目的就是针对目前在含互作型弱感光基因三系水稻不育系的选育过程中，无法根据植株表型来判别目标不育系和保持系是否携有互作型弱感光基因的缺陷，提供一种含互作型弱感光基因三系水稻不育系的选育方法。
为实现上述目的，本发明可通过以下技术措施来实现首先筛选用于鉴别互作型弱感光基因的检测不育系，然后以已知明确含弱感光基因的保持系与另外一个优良的三系水稻保持系杂交构建目标保持系材料，接着利用检测不育系与目标保持系材料的杂交三代株系或者杂交四代株系测交，鉴别这些保持系材料中是否含有互作型弱感光基因，最后以鉴别出含有互作型弱感光基因的保持系材料株系与提供不育细胞质源的三系不育系进行杂交和回交转育，从而选育含有互作型弱感光基因的三系水稻不育系。
本发明的具体步骤为(1)检测不育系的筛选在华南地区晚季种植季节，选取一批不同类型水稻不育系材料与已知明确含有含弱感光基因的保持系测交，次年早季种植测交一代，调查测交一代是否能正常抽穗，筛选出早季测交一代不能正常抽穗的测交不育系，这些不育系作为检测不育系，用于鉴别目标保持系材料中是否含有互作型弱感光基因；(2)目标保持系材料的构建利用已知明确含弱感光基因的保持系为一个亲本，利用人工温汤去雄法与另外一个优良的三系水稻保持系杂交，得到杂交一代，种植杂交一代得到杂交二代，种植杂交二代群体，从中选择农艺性状优良的单株继续种植杂交三代株系，继续种植杂交四代株系，直到一个晚季种植季节；(3)含互作型弱感光基因的保持系材料的鉴定在晚季种植季节，以步骤1中筛选出的检测不育系为测交母本，与步骤2中构建的目标保持系材料的杂交三代株系或者杂交四代株系进行大量测交，次年早季种植测交一代，调查测交一代是否能正常抽穗，筛选出早季测交一代不能正常抽穗的测交父本，这些保持系材料中含有互作型弱感光基因；(4)含互作型弱感光基因的不育系选育以步骤3中鉴定出含有互作型弱感光基因的保持系材料株系与提供不育细胞质源的三系不育系进行杂交和回交转育，按照正常三系不育系的选育过程，不断镜检和成对回交，直至稳定定型，从而选育成含有互作型弱感光基因的三系水稻不育系。
本发明所述的检测不育系为三系水稻不育系，或两系水稻不育系；所述的已知明确含有弱感光基因的保持系可以是博B，或秋B；所述的提供不育细胞质源的三系不育系是除检测不育系外的其它三系水稻不育系。
本发明方法的原理是基于两个方面第一，弱感光型杂交组合在华南地区早季自然光温条件下不能够正常抽穗，其抽穗一般要延迟到7月上旬、中旬以后，比正常的感温迟熟组合迟30天左右。第二是感光性的遗传学行为。研究表明杂交组合一代表现感光是受两对主基因互作引起的，含弱感光基因S1的三系不育系(如博A和秋A)与含弱感光基因S2的大多数恢复系(如广恢122、广恢998)配组，杂交组合中弱感光基因S1和S2互作引起感光性，而三系不育系相应的核基因相同细胞质不同的保持系(如博B和秋B)也含有弱感光基因S1。检测不育系与含弱感光基因S1的保持系杂交表现感光性，说明检测不育系中含弱感光基因S2。因此，利用检测不育系与未明确的目标保持系材料杂交，如果表现感光说明目标保持系材料中含有弱感光基因S1，将这些目标保持系材料通过回交转育成三系不育系，即可获得含弱感光基因S1的三系不育系。
本发明首次提出了一种含互作型弱感光基因三系水稻不育系的选育方法，通过1996年到2001年成功利用该方法选育出印尼水田谷型含互作型弱感光基因三系水稻不育系，证实本发明具有以下几个方面的优点和显著效果1、选育方法技术成熟，操作便利，稳定可靠，易于推广，使用该方法更易选育出优质抗病含互作型弱感光基因三系水稻不育系，从而进一步提高华南地区晚季的稻作生产水平。
2、通过检测不育系可以鉴别目标保持系是否含有互作型弱感光基因，准确率高，大大提高了预见性和育种效率，减少了工作强度，降低了育种成本，避免了传统上选育含弱感光基因三系水稻保持系和不育系的盲目性，
3、可以广泛引进优质保持系资源，创建遗传基础丰富的、不育细胞质多样化同时含有互作弱感光基因的三系水稻不育系，可以有效解决现有应用的含有互作弱感光基因的三系水稻不育系(如博A和秋A)细胞质单一化(目前都是野败型)遗传基础脆弱的潜在威胁。
具体实施例方式
本实施例中共采用4个亲本粤丰A、博B、优IA和优IB。粤丰A为广东省农业科学院水稻研究所选育的优质三系野败型不育系，博B是广西壮族自治区博白县农科所育成的野败型不育系博A的保持系，明确含有互作型弱感光基因，不育系本身感温不感光，但与大多数恢复系配置的杂交水稻组合具有弱感光性；优IA和优IB是湖南省杂交水稻研究中心于80年代末育成的印尼水田谷三系不育系和保持系。
经过筛选，粤丰A(为母本)与博B(为父本)杂交一代在广州早季种植不能正常抽穗，一直到7月20日左右才可以抽穗，而优I A(为母本)与博B(为父本)杂交一代在广州早季种植可以正常抽穗。因此，采用粤丰A作为检测不育系，用于鉴别目标保持系材料中是否含有互作型弱感光基因。
第一年早季采用已知明确含有含弱感光基因的保持系博B为父本，优良三系水稻保持系优IB为母本，用温汤去雄法在早季将优IB与博B进行人工有性杂交，当年晚季单株种植杂交一代14株，用母本作对照去除假杂种后于成熟期混合收获杂交二代；次年早季单株种植杂交二代1500株，在成熟期定向选育株型、熟色、米质综合性状优良的单株；同年晚季继续种植杂交三代保持系株系，每株系群体为100个单株，同时每个株系入选3～5株与检测不育系粤丰A测交；第三年早季继续种植杂交四代保持系株系，同时种植上述的测交一代和调查测交一代是否能正常分化抽穗，其中有6个株系与粤丰A的测交一代早季不能正常抽穗，这6个株系即为含有弱感光基因的保持系株系；当年早季就从这些株系材料中选单株与提供不育细胞质源的三系不育系优IA测交15对；晚季继续种植杂交五代保持系株系，同时种植上述与优IA杂交所得的测交一代，在抽穗期对测交一代的每一个单株逐一镜检，评价花粉败育是否彻底，选择花药呈水渍状、花粉败育以典败为主的不育株系，继续与对应的父本杂交五代保持系株系成对回交；第四年早季继续种植杂交六代保持系株系，同时种植上述所得的回交一代群体，继续采用镜检和回交的育种程序。当年晚季继续种植杂交七代保持系株系，同时种植回交二代群体，并继续进行花粉镜检和成对回交；第五年早、晚季继续上述花粉镜检与回交转育程序。其中早季继续种植杂交八代保持系株系和回交三代群体，晚季继续种植杂交九代保持系株系和回交四代群体；第六年早季继续种植杂交十代保持系株系和回交五代群体，同时继续进行花粉镜检和成对回交；同年晚季继续种植杂交十一代保持系株系和回交六代群体，至此回交群体花粉败育彻底，不育性稳定，综合农艺性状整齐一致，相对应的保持系也已稳定。
利用这种方法选育的不育系含有互作型弱感光基因，不育细胞质源为印尼水田谷型，它本身属感温类型，但与大多数恢复系配组的杂交水稻组合具有弱感光性，与博A相似。因此，利用这种方法选育的不育系所组配的弱感光组合主要在华南稻区的粤中南、桂中南和海南等区作晚季种植，具有十分广泛的应用前景。
权利要求
1.一种含互作型弱感光基因三系水稻不育系的选育方法，其特征在于首先筛选用于鉴别互作型弱感光基因的检测不育系，然后以已知明确含弱感光基因的保持系与另外一个优良的三系水稻保持系杂交构建目标保持系材料，接着利用检测不育系与目标保持系材料的杂交三代株系或者杂交四代株系测交，鉴别这些保持系材料中是否含有互作型弱感光基因，最后以鉴别出含有互作型弱感光基因的保持系材料株系与提供不育细胞质源的三系不育系进行杂交和回交转育，从而选育含有互作型弱感光基因的三系水稻不育系。
2.根据法权利要求1所述的含互作型弱感光基因三系水稻不育系的选育方法，其特征在于包括以下具体步骤(1)检测不育系的筛选在华南地区晚季种植季节，选取一批不同类型水稻不育系材料与已知明确含有含弱感光基因的保持系测交，次年旱季种植测交一代，调查测交一代是否能正常抽穗，筛选出早季测交一代不能正常抽穗的测交不育系，这些不育系作为检测不育系，用于鉴别目标保持系材料中是否含有互作型弱感光基因；(2)目标保持系材料的构建利用已知明确含有含弱感光基因的保持系为一个亲本，利用人工温汤去雄法与另外一个优良的三系水稻保持系杂交，得到杂交一代，种植杂交一代的种子得到杂交二代，种植杂交二代群体，从中选择农艺性状优良的单株继续种植杂交三代株系，继续种植杂交四代株系，直到一个晚季种植季节；(3)含互作型弱感光基因的保持系材料的鉴定在晚季种植季节，以步骤1中筛选出的检测不育系为测交母本，与步骤2中构建的目标保持系材料的杂交三代株系或者杂交四代株系进行大量测交，次年早季种植测交一代，调查测交一代是否能正常抽穗，筛选出早季测交一代不能正常抽穗的测交父本，这些保持系材料中含有互作型弱感光基因；(4)含互作型弱感光基因的不育系选育以步骤3中鉴定出含有互作型弱感光基因的保持系材料株系与提供不育细胞质源的三系不育系进行杂交和回交转育，按照正常三系不育系的选育过程，不断镜检和成对回交，直至稳定定型，从而选育成含有互作型弱感光基因的三系水稻不育系。
3.根据权利1所述的含互作型弱感光基因三系水稻不育系的选育方法，其特征在于所述的检测不育系为三系水稻不育系，或两系水稻不育系。
4.根据权利1所述的含互作型弱感光基因三系水稻不育系的选育方法，其特征在于所述的已知明确含有弱感光基因的保持系为博B或秋B。
5.根据权利1所述的含互作型弱感光基因三系水稻不育系的选育方法，其特征在于所述的提供不育细胞质源的三系不育系为除检测不育系外的其它三系水稻不育系。
全文摘要
本发明公开了一种含互作型弱感光基因三系水稻不育系的选育方法，首先筛选用于鉴别互作型弱感光基因的检测不育系，然后以含弱感光基因的保持系与另外一个优良的三系水稻保持系杂交构建目标保持系材料，接着利用检测不育系与目标保持系材料的杂交三代株系或者杂交四代株系测交鉴别这些保持系材料中是否含有互作型弱感光基因，最后以鉴别出含有互作型弱感光基因的保持系材料株系与提供不育细胞质源的三系不育系进行杂交和回交，转育成含有互作型弱感光基因的三系水稻不育系。该方法准确率高，大大提高了预见性和育种效率，减少了工作强度，降低了育种成本，避免了传统上选育含弱感光基因三系水稻保持系和不育系的盲目性。
文档编号A01H1/02GK1568662SQ20041002716
公开日2005年1月26日 申请日期2004年5月12日 优先权日2004年5月12日
发明者王丰, 柳武革, 刘振荣, 李曙光, 廖亦龙, 黄德娟, 李传国, 黄慧君, 梁世胡, 朱满山 申请人:广东省农业科学院水稻研究所