专利名称：高异交结实率粳稻三系不育系的选育方法
技术领域：
本发明涉及一种高异交结实率粳稻三系不育系的选育方法，属于作物育种技术领域。
背景技术：
由于粳稻三系不育系的异交结实率低导致不育系繁殖和制种产量低是限制杂交粳稻发展的一个重要问题。通常籼稻三系不育系异交结实率在30%左右，繁殖、制种平均产量在200公斤/亩以上，相比之下，粳稻三系不育系的异交结实率和繁殖制种产量都低，用于杂交种子生产的粳稻不育系异交结实率在20%左右，繁殖制种平均产量徘徊于150公斤/亩。所以粳稻不育系异交结实率低，导致杂交粳稻组合制种产量低，生产成本高，限制了杂 交粳稻的大面积推广应用。杂交水稻育种实践表明，水稻的柱头外露率和花时性状是衡量不育系异交结实率的两个重要指标。从现有报道文献看，柱头外露率性状在杂交籼稻育种中的应用较杂交粳稻育种中成功，这是因为籼稻品种柱头外露率为19. 9%远高于粳稻品种的柱头外露率(仅为5. 9%)，而且在柱头外露差异明显的籼稻和粳稻的杂交分离世代群体中，偏籼群体的柱头外露率高于偏粳群体。因此选择柱头外露率高又兼具优良农艺性状的粳稻三系不育系难度大。在杂交粳稻种子生产上，发现虽然一些粳稻不育系的柱头外露率为零，但由于不育系具有花时早、开花集中等良好的花时性状，不育系的异交结实率可达到30%，繁殖制种平均产量达到200公斤/亩以上，不育系花时性状好坏成为衡量粳型杂交稻组合异交结实率高低的一个重要指标。所以在杂交粳稻育种中，加强粳稻不育系花时性状的研究，选育优良花时性状的不育系是提高杂交粳稻繁殖和制种产量的重要目标，是弥补粳型不育系柱头外露率低缺陷的主要途径。水稻花时性状属多基因控制的数量性状，花时早晚以及持续时间长短是品种的遗传特性。花时性状在籼、粳亚种间存在明显差异，总的趋势是，粳稻花时晚于籼稻，通常籼稻品种花时高峰比粳稻品种早I. 5个小时左右。所以花时不遇是利用籼粳亚种优势培育强优势杂交组合的障碍。尤其是在粳型杂交稻育种中，为配组强优势杂交粳稻组合，必需选用遗传差异较大的双亲，通常从粳粳交后代中选育保持系来转育不育系，从籼粳交后代中选育恢复系来配制组合，这样导致父本恢复系(含籼稻血缘)的花时一般较不育系(不含籼稻血缘)的早、集中。正因为如此，杂交粳稻组合母本不育系花时晚、与父本的花时难于很好相遇，导致异交结实率低，制种产量较低。尽管都知道选育优良花时性状的粳稻不育系来提高异交结实率是提高杂交粳稻种子产量的重要目标，但在不育系花时性状的评价上，通常采用花时早、开花集中、花时高峰明显等作为衡量优良花时性状的指标，却缺乏量化易掌握的筛选指标。目前，还没有有效的通过选育具优良花时性状来提高异交结实率获得繁殖制种产量高的粳稻三系不育系的方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术选育具有优良花时性状的高异交结实率粳稻三系不育系困难的缺陷，其发明的目的是突破粳稻三系不育系异交结实率低的瓶颈，提供一种量化的、易于掌握、选育有效的高异交结实率粳稻三系不育系的选育方法。本发明所述的高异交结实率粳稻三系不育系的选育方法，包括以下步骤
(一)不育系及其保持系花时动态记录和具有优良花时性状的不育系的选育
(1)开花期，选取不育系及其保持系同时抽穗的各一个主穗标记为一对记录穗，每个不育系及其保持系选取三对以上记录穗挂牌观察记录；
(2)在步骤(一)(I)标记的记录穗从第I朵颖花开放起到最后I朵颖花开放结束的开 花期间，于晴天，每天从12点20分钟开始调查每个记录穗的开放颖花总数，所述的开放颖花总数为正在开放的颖花数和已经开颖闭合的颖花数之和，每隔20分钟记录I次记录穗上正在开放的颖花数和已经开颖闭合的颖花数，直到当天开花结束，然后剪去当天所有开过的颖花；重复每天的记录直到该对记录穗最后I朵颖花开花完毕；
(3)对步骤(一)(2)记录的记录穗的开放颖花数进行统计，计算出不育系及其保持系的花时动态①对每一个记录穗依次用每天后一次记录的开放颖花总数减去该记录穗前一次记录的开放颖花总数，得到当天该记录穗不同时段开放颖花数，所述的不同时段开放颖花数即是不同时段正在开放的颖花数；②将该记录穗开花期间各天不同时段开放颖花数分别按不同时段相加，得到该记录穗各时段的开放颖花数，按此统计计算出不育系及其保持系各记录穗各时段的开放颖花数；③分别将不育系及其保持系各记录穗各时段的开放颖花数分别按各时段相加后进行平均，分别得到不育系及其保持系各时段的开放颖花数，所述的不育系及其保持系各时段的开放颖花数即为不育系及其保持系的花时动态；
(4)具有优良花时性状的不育系的选育
①确定不育系及其保持系的始盛花时间对得到的不育系及其保持系的花时动态进行分析，不育系及其保持系在花时动态上开始出现的开放颖花数分别为前一次记录的不育系及其保持系的开放颖花数的3倍以上时的时间分别为该不育系及其保持系的始盛花时间；
②计算不育系理论有效相遇颖花数H
H= f-xlOOl
H为不育系理论有效相遇颖花数； a为不育系从始盛花时间起80分钟内开放颖花数之和；
A为不育系的开放颖花总数；
③具有优良花时性状的不育系的选育
同时满足的以下3个条件的不育系即为具有优良花时性状的不育系①不育系的始盛花时间在13点40分钟到来或在13点40分钟之前到来，说明不育系花时早；②不育系与其保持系的始盛花时间差小于或等于30分钟，说明不育系与其保持系花时相遇；③不育系理论有效相遇颖花数在70%以上，说明不育系开花集中；
(二 )、对选育的具有优良花时性状的不育系进行繁殖和制种的异交结实调查及产量检验，确定高异交结实率粳稻三系不育系
将所选育的具有优良花时性状的不育系，用于三系杂交粳稻种子生产，同时满足以下两个条件的具有优良花时性状的不育系即为所选育的高异交结实率粳稻三系不育系
①不育系的繁殖和制种的异交结实率分别在30%以上，②不育系的繁殖和制种平均产量分别在200公斤/亩以上。与现有技术比较，本发明的有益效果是
I、本发明方法充分实现了育种理论与实践经验的有机结合，把通常采用花时早、开花相遇、开花集中作为衡量不育系优良花时性状的指标，量化为易掌握的不育系优良花时性状选育指标。这一选育方法能快速有效选育高异交结实率的粳稻三系不育系，为解决粳稻三系不育系因为异交结实率低导致杂交粳稻组合种子生产产量低的这一长期困扰粳稻育种领域的技术难题提供了一个有效的解决方法。2、本发明方法具体采用对不育系及其保持系花时动态记录和分析，用时I年，操作过程涉及不育系颖花开放观察记录，不需要昂贵的设施设备，操作简便，易于掌握，成本低、选育有效、选育用时短。
具体实施例方式实施例采用同田对比试验，对育成的柱头外露率为零，但花时性状优良和花时性状不良的粳稻三系不育系，进行花时动态观察记录和种子生产产量的比较试验，比较具优良花时性状和不良花时性状两种不育系的繁殖、制种的异交结实率和产量，考察本发明方法即高异交结实率粳稻三系不育系选育方法的有效性。以下各实施例无特殊说明均为常规方法。以下各实施例所用的品种合系42、合系41、榆密15、曲6、H479、楚粳23等均为市售品种，将其中的不育系记为A,保持系记为B。实施例I
本实施例设处理不育系合系42A及其处理保持系合系42B、对照不育系合系41A及其对照保持系合系41B。处理和对照均选取三对记录穗。(一)不育系及其保持系花时动态记录和具有优良花时性状的不育系的选育
(O同时播种和移栽种植不育系及相应保持系，开花期，选取不育系及其保持系同时抽穗的各一个主穗标记为一对记录穗，每个不育系及其保持系选取三对记录穗挂牌观察记录。(2)在步骤(一)(I)标记的记录穗从第I朵颖花开放起到最后I朵颖花开放结束的开花期，于晴天，每天从12点20分钟(12点20分钟以12:20表示，以下时间均类似表示)开始调查每个记录穗的开放颖花总数，所述的开放颖花总数为正在开放的颖花数和已经开颖闭合的颖花数之和，每隔20分钟记录I次记录穗上正在开放的颖花数和已经开颖闭合的颖花数，直到当天开花结束，然后剪去当天所有开过的颖花；重复每天的记录直到该对记录穗最后I朵颖花开花完毕。(3)对步骤(一)(2)记录的记录穗的开放颖花数进行统计，计算出不育系及其保持系的花时动态，具体计算如下
①对每一个记录穗依次用每天后一次记录的开放颖花总数减去该记录穗前一次记录的开放颖花总数，得到当天该记录穗不同时段开放颖花数，某一时段的开放颖花数即为该某一时段正在开放的颖花数；②将该记录穗开花期间各天不同时段开放颖花数分别按不同时段相加，得到该记录穗各时段的开放颖花数，按此统计计算出不育系及其保持系的各记录穗各时段的开放颖花数；③分别将不育系及其保持系各记录穗各时段的开放颖花数分别按各时段相加后进行平均，分别得到不育系及其保持系各时段的开放颖花数，所述的不育系及其保持系各时段的开放颖花数即为不育系及其保持系的花时动态。以下以示例进行说明具体的记录和计算方式
三对记录穗分别标记为不育系记录穗I和保持系记录穗1，不育系记录穗2和保持系记录穗2，不育系记录穗3和保持记录穗3。以下以不育系记录穗I的记录为例详细说明上述记录和计算，保持系记录穗I和其它两对记录穗的记录和计算均与不育系记录穗I相同。A.记录每天各时段的开放颖花总数(表I)
不育系合系42A记录穗I :
第一天7月9日，在12:20，记录的开放颖花总数为O 在12:40，记录的开放颖花总数为0，
在13:00，记录的开放颖花总数为3，
在13:20，记录的开放颖花总数为4，
在13:40,记录的开放颖花总数为9,
在14:00，记录的开放颖花总数为22，其余时间的记录类推。以上每隔20分钟记录一次，直至当天该不育系记录穗I开花结束，然后剪去当天所有开过的颖花。所述的记录的开放颖花总数为正在开放的颖花数与已开颖闭合的颖花数之和。第二天7月10日，重复第一天的操作，
在12:20，记录的开放颖花总数为0，
在12:40，记录的开放颖花总数为0，
在13:00，记录开放颖花总数为2，
在13:20，记录的开放颖花总数为6，
在13:40，记录的开放颖花总数为18，
在14:00，记录的开放颖花总数为32，其余时间的记录类推。第三天7月11日，重复第一天的操作，
在12:20，记录的开放颖花总数为0，
在12:40，记录的开放颖花总数为0，
在13:00，记录开放颖花总数为1，
在13:20，记录的开放颖花总数为3，
在13:40，记录的开放颖花总数为5，
在14:00，记录的开放颖花总数为8，其余时间的记录类推。记录I到第七天,该不育系合系42A记录穗I的最后I朵颖花开花完毕，记录到该记录穗I在各时段的开放颖花总数(表I)。从第I朵颖花开放起到最后I朵颖花开放结束为开花期间，该不育系42A记录穗I的开花期为七天。保持系合系42B记录穗I :
用上述不育系合系42A记录穗I的颖花开放记录方法，记录到保持系合系42B记录穗I在7月9日-15日开花期间各天各时段的开放颖花总数详见表I。
表I实例I不育系及其保持系的一对记录穂I记录的各时段开放颖花总数
材I曰期I记录穂I各时段的开放颖花总数
W 12:20 12:40 13:00 13:20 13:40 14:00 14:20 14:40 15:00 15:2015:4016:00
合系7 月 9 日OO__34 P 22 29 32 3； 363636
42A 7月10日OO__
月 11 日OO__I3 S S 19 26 30 333434 7 月 12 日O:__SIS 2T 40 4S 54 56 563656
月 13 日OO__45 7 11 13 14 16 ISISIS
7 月 14 日OO__2S 9 Il 14 Π IS 191919
_7 月 15 日OO 47 7 S 9__P 10 101010
合系？月 9 日OO 24 14 23 30 35 3" 3-9J939
42B 7 月 10 BOI 10I 19 34 41 43 44 444444
月 11 日OO 1036 40 43 44 44 44 444444
月 12 日O2____25 30 32 33 33 33 333333
7 月 13 日OO__214 20 23 15 Z5 25 252525
7 月 14 日OO__69 P P 9__9__9__9P9
_7 月 15 日OO__30 4 4 4__4__4__444
B.对不育系合系42A及其保持系合系42B的记录穗I的不同时段开放颖花数进行统计，计算出记录穗I的花时动态，具体是
①对不育系合系42A记录穗I依次用每天后一次记录的开放颖花总数减去该不育系记录穗I前一次记录的开放颖花总数，得到当天该不育系记录穗I不同时段的开放颖花数，即不育系合系42A记录穗I每天不同时段的开放颖花数计算
第一天7月9日在12:20，开放颖花数为0，
在12:40，开放颖花数为O (即0-0=0)，
在13:00，开放颖花数为3 ;(即3-0=3)，
在13:20，开放颖花数为I (即4-3=1)，
在13:40，开放颖花数为5 (即9-4=5)，
在14:00，开放颖花数为13 (即22-9=13)；
其余时间的开放颖花数的计算类推，计算出7月9日在不同时段开放的颖花数(表2)。第二天7月10日在12:20开放颖花数为0，
在12:40，开放颖花数为O (即0-0=0)，
在13:00，开放颖花数为2 ;(即2-0=2)，
在13:20，开放颖花数为4 (即6-2=4)，
在13:40,开放颖花数为12 (即18-6=12)，
在14:00，开放颖花数为14 (即32-18=14)；
其余时间的开放颖花数的计算类推，计算出7月10日在不同时段开放的颖花数(表2)。第三天7月11日在12:20开放颖花数为0，
在12:40，开放颖花数为O (即0-0=0)，在13:00，开放颖花数为I ;(即1-0=1)，
在13:20，开放颖花数为2 (即3-1=2)，
在13:40，开放颖花数为2 (即5-3=2)，
在14:00，开放颖花数为3 (即8-5=3)； 其余时间的开放颖花数的计算类推，计算出7月11日在不同时段开放颖花数(表2)。第四至第七天的开放颖花数的计算类推，计算出7月12日至15日各天在不同时段开放颖花数，见表2.
保持系合系42B记录穗I不同时段的开放颖花数计算
用上述不育系合系42A记录穗I不同时段的开放颖花数计算法，计算出保持系合系42B记录穗I在7月9日-15日开花期间各天在不同时段的开放颖花数见表2。②将不育系合系42A和保持系合系42B的记录穗I开花期间各天不同时段开放颖花数分别按不同时段相加，得到该记录穗各时段的开放颖花数，按此计算出不育系及其保持系记录穗I不同时段的开放颖花数
不育系合系42A记录穗I不同时段的开放颖花数
在 12:20，开放颖花数为 O (即 0+0+0+0+0+0+0=0),
在 12:40，开放颖花数为 2 (即 0+0+0+2+0+0+0=2),
在 13:00，开放颖花数为 22 (即 3+2+1+6+4+2+4=22)，
在 13:20，开放颖花数为 24 (即 1+4+2+10+1+3+3=24)，
在 13:40，开放颖花数为 34 (即 5+12+2+9+2+4+0=34)，
在 14:00，开放颖花数为 51 (即 13+14+3+13+4+3+1=51)；
其余时间的计算类推，得到该记录穗I不同时段的开放颖花数见表2。类似地，通过记录和计算，得到不育系合系42A记录穗2和记录穗3不同时段的开放颖花数。保持系合系42B记录穗I不同时段的开放颖花数
在 12:20，开放颖花数为 O (即 0+0+0+0+0+0+0=0),
在 12:40，开放颖花数为 3 (即 0+1+0+2+0+0+0=3),
在 13:00，开放颖花数为 37 (即 2+9+10+5+2+6+3=37)，
在 13:20，开放颖花数为 63 (即 2+2+26+18+12+3+0=63)，
在 13:40，开放颖花数为 33 (即 10+7+4+5+6+0+1=33)，
在 14:00，开放颖花数为 32 (即 9+15+3+2+3+0+0=32)；
其余时间的计算类推，得到该记录穗I不同时段的开放颖花数见表2。类似地，通过记录和计算，得到保持系合系42B记录穗2和记录穗3不同时段的开放颖花数。
权利要求
1.高异交结实率粳稻三系不育系的选育方法，包括以下步骤 (一)不育系及其保持系花时动态记录和具有优良花时性状的不育系的选育 (1)开花期，选取不育系及其保持系同时抽穗的各一个主穗标记为I对记录穂，每个不育系和保持系选取3对以上记录穗挂牌观察记录； (2)在步骤(一)(I)标记的记录穗从第I朵颖花开放起到最后I朵颖花开放结束的开花期间，于睛天，每天从12点20分钟开始调查每个记录穗的开放颖花总数，所述的开放颖花总数为正在开放的颖花数和已经开颖闭合的颖花数之和，每隔20分钟记录I次记录穗上正在开放的颖花数和已经开颖闭合的颖花数，直到当天开花结束，然后剪去当天所有开过的颖花；重复每天的记录直到该对记录穗最后I朵颖花开花完毕； (3)对步骤(一)(2)记录的记录穗的开放颖花数进行统计，计算出不育系及其保持系的花时动态①对每ー个记录穗依次用每天后一次记录的开放颖花总数减去该记录穗前ー次记录的开放颖花总数，得到当天该记录穗不同时段开放颖花数；②将该记录穗开花期间 各天不同时段开放颖花数分别按不同时段相加，得到该记录穗各时段的开放颖花数，按此统计计算出不育系及其保持系各记录穗各时段的开放颖花数；③分别将不育系及其保持系各记录穗各时段的开放颖花数分别按各时段相加后进行平均，分别得到不育系及其保持系各时段的开放颖花数，所述的不育系及其保持系各时段的开放颖花数即为不育系及其保持系的花时动态； (4)具有优良花时性状的不育系的选育 ①确定不育系及其保持系的始盛花时间对得到的不育系及其保持系的花时动态进行分析，不育系及其保持系在花时动态上开始出现的开放颖花数分别为前一次记录的不育系及其保持系的开放颖花数的3倍以上时的时间分别为该不育系及其保持系的始盛花时间； ②计算不育系理论有效相遇颖花数H H= X100%， A H为不育系理论有效相遇颖花数； a为不育系从始盛花时间起80分钟内开放颖花数之和； A为不育系的开放颖花总数； ③具有优良花时性状的不育系的选育 同时满足的以下3个条件的不育系即为具有优良花时性状的不育系①不育系的始盛花时间在13点40分钟到来或在13点40分钟之前到来；②不育系与其保持系的始盛花时间差小于或等于30分钟；③不育系理论有效相遇颖花数在70%以上； (ニ)、对选育的具有优良花时性状的不育系进行繁殖和制种的异交结实调查及产量检验，确定高异交结实率粳稻三系不育系 将所选育的具有优良花时性状的不育系，用于三系杂交粳稻种子生产，同时满足以下两个条件的具有优良花时性状的不育系即为高异交结实率粳稻三系不育系 ①不育系的繁殖和制种的异交结实率分别在30%以上，②不育系的繁殖和制种平均产量分别在200公斤/亩以上。
全文摘要
本发明公开了一种高异交结实率粳稻三系不育系的选育方法，属于作物育种技术领域。该方法包括(一)不育系及其保持系花时动态记录和具有优良花时性状的不育系的选育，(二)对选育的具有优良花时性状的不育系进行繁殖和制种的异交结实调查及产量检验，确定高异交结实率粳稻三系不育系。本发明方法把通常采用花时早、开花相遇、开花集中作为衡量不育系优良花时性状的指标，量化为易掌握的不育系优良花时性状选育指标。这一选育方法能快速有效选育高异交结实率的粳稻三系不育系，所选育的不育系用于杂交粳稻的繁殖和制种，其异交结实率达30%以上，平均产量达200公斤/亩以上。本发明方法操作简便，易于掌握，成本低，选育用时短。
文档编号A01H1/04GK102845301SQ20121038644
公开日2013年1月2日 申请日期2012年10月13日 优先权日2012年10月13日
发明者文建成, 黄大军, 谭学林, 徐津, 金寿林, 洪汝科, 谭亚玲, 张忠林, 李向东, 许红云, 李娟 , 陈丽娟, 李伟华, 顾晓明, 师佳 申请人:云南农业大学