专利名称：“三层穗法”生产水稻温敏不育系核心种子的方法
技术领域：
本发明属于农业技术领域，涉及一种农作物种子生产技术，具 体涉及 一种生产水稻温敏不育系核心种子的方法。
背景技术：
自1995年两系法杂交水稻研究基本成功后，两系杂交水稻在我 国的种植面积逐年扩大，选育出了多种类型的水稻光温敏不育系和两 系杂交稻组合，适应不同稻作区种植的需求，两系组合表现出比三系 组合更高的增产优势和稻米品质。
两系法杂交稻是以水稻光温敏核不育基因为遗传工具，培育水稻 光温敏不育系来实现的。
光温敏核不育水稻是一种受光温调控的生态遗传类型，其雄性育 性不仅受遗传基因控制，而且受外界温光因子的影响，育性表现十分 复杂，研究表明"育性转换特性受一对或两对隐性主基因控制，属质 量性状，而导致光温敏核不育系不育的起点温度则受微效多基因控 制，属数量性状"，因而不育性的表达具有不稳定性，即导致不育系 不育的起点温度会随着繁殖世代的增加而发生变化，具有"遗传漂变" 现象。
在不育系繁殖过程中，如果按一般常规良种繁育程序的方法选 种、留种，不育系群体的不育起点温度将不可避免地逐代升高，导致 不育系制种发生育性波动的风险增大，甚至最终导致该不育系因起点 温度过高而失去应用价值。
为此袁隆平院士提出了以核心种子生产为关键的水稻光温敏核 不育系的提纯方法和原种生产程序。在此生产核心种子方法的基本原 则的指导下，目前核心种子生产的普遍做法是在人工气候室控温条件
4下，设置不育系不育起点温度值的温度，在育性敏感期(幼穗iv-v 期)处理6天，开花期花粉镜检，淘汰花粉不育度99.5%以下的单株，
当选单株立即刈割再生，再生株置于短日低温下恢复育性，自交结实 即为核心种子。十多年来以此方法提纯水稻光温敏不育系确实行之有 效，将不育系的不育起点温度基本控制在生产允许的范围内，保证了 两系杂交稻的安全制种。
然而该方法在人工气候室处理生产核心种子的成本高(人工气候 建设成本和使用成本均高)、核心种子生产量也受限制，随着更多的 水稻光温敏不育系应用于生产，以及两系杂交稻推广面积的日益提 髙，就需要一种低成本、高生产量、操作更简便的方法来生产所需的 不育系核心种子。
发明内容
本发明的目的是提供一种成本低、程序简单、产量高的培育水稻 温敏不育系核心种子的方法。
为了实现本发明的目的，本发明的"三层穗法"培育水稻温敏不育
系核心种子的方法，其包括如下步骤
1、 选种圃
选种圃应安排在水稻光温敏不育系冷灌繁殖基地或可以人工制 备冷水冷灌的地方，选种圃也可以是不育系的株行圃。选择进水、排 水方便，肥力均匀一致的田块，釆用水稻湿润育秧的方法播种育秧， 适当密播，选种圃中不育系植株采用特殊培育方法培育成抽穗期长达 10 12天的"三层穗"水稻。
2、 选标准株主穗抽穗前，选择具有该不育系典型性状，整齐 一致，有5 8个穗的单株，作为标准株。
3、 冷灌从标准株主穗幼穗Vn期初开始，用比不育系不育起点 温度低0.5。C的冷水连续恒温深灌(15~20cm)选种圃6天，然后用 比不育系不育起点温度低2 3'C的冷水连续冷灌10 15天，直至标准准株第三层分蘖幼穗VI期止；让主穗(第一层穗)发生育性波动，第 二层穗(大田第一次分蘖穗)半不育，第三层穗(大田第二次分蘖穗) 转可育。
4、 花粉镜检与套袋在标准株的主穗开始开花的1~2天、大田 第一次分蘖穗(即第二层穗)的盛花期，即标准株的育性波动期和半 不育期，分别取当天能开花的颍花IO个以上进行两次花粉镜检；统 计分析两次花粉镜检染色花粉率的株间差异及群体分布情况，按标准 株数量60%~75%的中选率，确定选择两次镜检染色花粉率均较低 的单株作为初选核心株，淘汰染色花粉率较高的单株。同时对初选核 心株在第三层穗见穗前全部分株套袋第三层穗( 一般有3 ~ 5个穗)， 以避免不育系单株间串粉或和其他水稻花粉串粉造成生物学混杂。
5、 种子成熟后，收取套袋种子，并分株考察种子自交结实率， 将自交结实率低于群体结实率众位数20个百分点的初选核心株淘 汰，留下的为核心株，得核心种子，每株核心株的核心种子大约有 200 ~ 300粒，核心种子分株编号分开装袋保存。
本发明的方法，还包括步骤(6):将步骤(5)得到的核心种子 分单株种植成株行圃，进行冷灌繁殖或自然低温繁殖(如选择海南三 亚的2月份作为繁殖不育系的育性敏感期)，经鉴定选择后，淘汰有 异型株、变异株、结实差(低于群体结实率众位数20个百分点)的 株行后，保留的株行种子混收，作为原种。
本发明的方法，还包括步骤(7):将步骤(6)的原种抽取样品 作种植鉴定、人工气候室鉴定、杂种优势鉴定后，达到原种技术标准， 即群体整齐一致，种子纯度达到99.9%以上，不育起点温度保持该不 育系规定标准的原种则作繁殖用种。
培育"三层穗"选种圃的特殊管理要求为
考虑到在选种圃选择核心株时，需进行性状典型性鉴定、花粉育 性鉴定、核心株冷灌结实核心种子的多重评定，对选种圃的栽培管理要釆取特殊措施湿润水育秧，密播匀播，挑选整齐一致的、带0~ 1蘖的秧苗在叶龄指数45%~50%时移栽，密度为20x27cm，栽插前施 适量底肥，栽后发生第一次分蘖后立即排水晒田，8 10天后复水施 肥，培育第二次分蘖穗。第一层穗为主穗和秧田分蘖穗，用于典型性 状(含不育性)的鉴定选择，第二层穗为大田早发分蘖穗，比第一层 穗迟3-4天抽穗，在育性敏感期(幼穗V期)进行恒温冷水处理， 花粉镜检，用于不育起点温度的筛选；第三层穗为大田迟发分蘖穗， 比第二层穗迟抽穗5-7天，在育性敏感期(幼穗IV-VI期)进行冷 灌处理，能自交结实生产核心种子。
釆用本发明的"三层穗法"培育水稻温敏不育系核心种子的方法 有如下效果
1、 降低成本、节约能源。人工气候室控温处理生产核心种子的 方法成本高， 一方面建造一个人工气候需50万元左右，另一方面育 性敏感期制冷处理和再生株制冷处理繁殖种子，需要耗费大量的电 能，据测算在经人工气候室制冷处理生产核心种子每粒的成本达2
3元。而利用冷水恒温处理的方法生产核心种子的成本要低得多，即 使建设一个人工制冷冷水处理池网室也只需15万元左右，如利用水 库底层冷水，则只需3~5万元购置抽水机、水管及温控设施，设备 运行所耗电量只需人工气候室的1/5甚至更低。
2、 简化生产程序。人工气候室处理生产核心种子需对选定的核 心株进行刈割再生，对再生苗制冷处理或冷灌处理后结实产生核心种 子，而"三层穗法"生产核心种子不需刈割，就在选定核心株原生穗上 经冷灌或自然低温后结实种子。
3、 生产的核心种子量大。 一方面可扩大选种圃种植群体，扩大 选择标准株数量，可筛选出更多的核心株；另一方面每一核心株套袋 3~4个穗，每个核心株结实的种子量可达200 300粒。
4、 对选定的标准株全部套袋，分单株收获选定的核心株种子，可避免不育系单株间串粉或和其他水稻花粉串粉造成生物学混杂，进 一步提高核心种子的纯度和保持品种特性。
5、在不育系水稻的育性波动期和半不育期进行两次花粉镜检， 可以在更全面了解该不育系群体育性稳定状况的基础上来确定核心 株选择的标准，所选定核心株更可靠。
图l、培育水稻不育系核心种子及其原种的方法的工艺流程
具体实施例方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例l P88S核心种子与原种生产
2005年，釆用湖南杂交水稻研究中心育种专家提供的P88S种子 作选种圃用种。
生产基地选择在水温18~20°C，有足够冷水可灌的、进出水方便 的、肥力一致的稻田。
选种圃于5月上旬播种，湿润水育秧，按25kg/亩的播种量适当 密播匀播，约25天秧龄，即秧苗6.5叶左右时选带0 1个分蘖的长 势一致秧苗栽插，密度20x27cm,栽1000株。移栽前选种圃田亩施 45%的施复合肥(N : P : K=15% : 15% : 15%) 30kg+尿素5kg;在 大田第一次分蘖2个后，立即重晒田8天控苗，即移栽后15天复水， 亩施尿素12kg+钾肥5kg，培育第三层穗的分蘖。
从主穗幼穗分化VE期初开始，深灌23.5。C的冷水6天，并通过温 控设施保持选种圃的水温恒定，从第7天开始，灌水温度降到 21~22°C，深灌12天。
在主穗抽穗开始开花的2天内选择标准株450株，进行第一次花 粉镜检。对选定的标准株编号，并分株套袋第三层穗3 5穗。
在选留的标准株第二层穗盛花期进行第二次花粉镜检，分析两次 花粉镜检结果。各标准株第一次镜检染色花粉率分布为0-20%，其中染色花粉率5%以上的单株占24%,第二次镜检染色花粉率分布为
5-85%,其中染色花粉率60%以上的单株占24.5%，按标准株数量70% 的中选率，确定核心单株的选择标准为第一次染色花粉率5%以下、 第二次染色花粉率60%以下的单株为核心株，初选出核心株328株。 种子80%黄熟时，收取套袋，分株考种结实率。所选定的核心 株每株平均结实率为8.6%~64.8%，结实率的众位数为50%~55%， 根据结实率结果，将结实率低于25%的单株淘汰，选留结实率25% 以上的核心株，选留315个单株，所选定的单株的种子即为核心种子， 种子单株分收，每个核心单株收获有200-260粒核心种子。
将核心种子于2006年4月在冷灌繁殖基地分株行种植株行圃1.8 亩，用22-23"C的冷水深灌串灌，及时割除淘汰不整齐、有异型株、 杂株的株行17个，留下的株行的种子混收即为原种，收获原种287kg。
抽取原种样品500克，于2007年2月中旬在海南三亚播种进行 群体一致性、整齐性种植鉴定，并与父本0293配制杂交种子，2007 年5月在湖南杂交水稻研究中心人工气候室进行不育起点温度的鉴 定、并进行杂交种子的优势鉴定与纯度种植鉴定。鉴定结果为鉴定 群体2000株，整齐一致，高温敏株0%，种子纯度100%，所配杂交 组合两优0293种子纯度达到99%，优势与大面积生产的两优0293 表现一致。
结果表明所产原种完全保持P88S的典型性状，不育起点温度保 持在24'C，且群体育性一致性好，可用于繁殖生产不育系良种。
权利要求
1、一种生产水稻温敏不育系核心种子的方法，其特征在于利用“三层穗法”生产水稻温敏不育系核心种子，包括1)在选种圃中将温敏不育系水稻培育成抽穗期长达10～12天，至少有主穗(第一层穗)，大田第一次分蘖穗(第二层穗)和大田第二次分蘖穗(第三层穗)的“三层穗”水稻；2)选择具有温敏不育系典型性状的单株作为标准株；3)在标准株的育性敏感期，采用比不育系不育起点温度低的冷水深灌标准株；4)在标准株的育性波动期和半不育期进行两次花粉镜检，初步选定核心株；5)对初步选定的核心株在第二层分蘖穗见穗前全部分株套袋第三层穗；6)种子成熟后，收取套袋种子，分株考察种子自交结实率，决选出核心株，得到核心种子。
2、 如权利要求1所述的生产水稻温敏不育系核心种子的方法， 其特征在于，还进一步包括将核心种子分单株种植成株行圃，进行冷 灌繁殖或自然低温繁殖，经鉴定选择后，淘汰有异型株、变异株、结 实差的株行后，保留的株行种子混收，作为原种。
3、 如权利要求2所述的生产水稻温敏不育系核心种子的方法， 其特征在于，还进一步包括将原种抽取样品作种植鉴定、人工气候室 鉴定、杂种优势鉴定后，群体整齐一致、种子纯度达到99.9%以上、 不育起点温度保持该不育系规定标准的原种用作繁殖用种。
4、 如权利要求1所述的生产水稻温敏不育系核心种子的方法， 其特征在于，选种圃中采用的培育"三层穗"水稻的方法包括湿润水 育秧，密播匀播，挑选整齐一致的、带0 ~ 1蘖的秧苗在叶龄指数45% ~ 50%时移栽，密度为20x27cm，栽插前施适量底肥，栽后发生第一次分蘖后立即排水晒田，8 10天后复水施肥，培育第三层分蘖穗。
5、 如权利要求1所述的生产水稻温敏不育系核心种子的方法，其特征在于，冷水深灌时期为标准株主穗幼穗vn期初开始至第三层小分蘖幼穗VI期止，釆用比不育系不育起点温度低的冷水深灌标准株。
6、 如权利要求5所述的生产水稻温敏不育系核心种子的方法，其特征在于，冷水深灌从标准株主穗幼穗vn期初开始，用比不育系不育起点温度低0.5'C的冷水连续恒温深灌选种圃6天，水深15 20cm, 然后再用比不育系不育起点温度低2 3。C的冷水连续冷灌10 15天， 至标准株第三层小分蘖幼穗VI期止。
7、 如权利要求1所述的生产水稻温敏不育系核心种子的方法， 其特征在于，在标准株的主穗(第一层穗)、第一次分蘖穗(第二层 穗)的盛花期，分别取当天能开花的颍花进行两次花粉镜检。
8、 如权利要求1所述的生产水稻温敏不育系核心种子的方法， 其特征在于，按标准株数量60%~75%的中选率，选择两次镜检花 粉染色率均低的标准株作为核心株。
9、 如权利要求1所述的生产水稻温敏不育系核心种子的方法， 其特征在于，考种套袋的第三层穗自交结实率，将自交结实率低于群 体自交结实率众位数20个百分点的初选核心株淘汰，所保留下的为 核心株，分株收集核心种子。
全文摘要
本发明提供了一种“三层穗法”生产水稻温敏不育系核心种子的方法，其步骤主要包括选种圃、培育“三层穗”水稻、选标准株、冷水恒温深灌，选取核心株，生产核心种子。本发明还包括再进一步用核心种子生产原种，对原种做种植鉴定、人工气候室鉴定、杂种优势鉴定后，达到技术要求的则作繁殖用种。采用本发明的方法，成本低、程序简单、种子产量高。
文档编号A01G16/00GK101524047SQ200810101298
公开日2009年9月9日 申请日期2008年3月3日 优先权日2008年3月3日
发明者刘爱民, 李小华, 肖层林, 龙和平 申请人:湖南隆平种业有限公司